Коллаген — основной структурный белок человека, формирующий кожу, кости, сухожилия и органы — внутри живых клеток существует не в виде жёстких нитей, как считалось более 60 лет, а в форме жидкоподобных капель. К такому выводу пришли исследователи из Центра геномной регуляции в Барселоне. Работа опубликована в журнале Journal of Cell Biology.
Коллаген составляет примерно треть всей белковой массы организма, что делает его самым распространённым белком у человека. До сих пор в учебниках он описывался как длинная, жёсткая молекула, формирующая прочные волокна во внеклеточном матриксе. Однако новое исследование показывает, что это представление справедливо только для момента, когда коллаген уже покидает клетку.
Внутри клетки, как выяснили учёные, коллаген ведёт себя совершенно иначе: он образует мягкие, динамичные структуры, похожие на капли масла в воде. Эти «жидкие конденсаты» способны сливаться, разделяться и обмениваться содержимым с окружающей средой, что типично для особого класса внутриклеточных образований, называемых биомолекулярными конденсатами.
По словам профессора Вивека Мальхотры, одного из авторов работы, такая форма может выполнять защитную функцию. После выхода из клетки коллаген должен превращаться в жёсткие волокна, формирующие тканевый каркас. Если бы этот процесс происходил внутри клетки, это было бы разрушительно: клетка просто погибла бы из-за внутреннего «окостенения» своей структуры.
Исследование основано на высокоточной живой микроскопии клеток печени человека — тех самых клеток, которые активно производят коллаген и участвуют в формировании фиброза. Учёные наблюдали предшественник коллагена, проколлаген-1, внутри эндоплазматического ретикулума — клеточного компартмента, где белок синтезируется.
Оказалось, что проколлаген не упаковывается в классические транспортные пузырьки, как считалось ранее. Эти пузырьки слишком малы: их диаметр составляет 60–90 нанометров, тогда как молекулы коллагена значительно длиннее. Вместо этого белок формирует жидкие капли, которые затем перемещаются к местам выхода из клетки.Учёные предложили новую гипотезу — «жидкой экструзии», согласно которой коллаген покидает клетку не через стандартные рецепторные механизмы, а за счёт физических процессов, похожих на капиллярное движение жидкости.
Важную роль в этом процессе играет белок TANGO1, известный исследователям уже около двух десятилетий. Он не транспортирует коллаген напрямую, а удерживает капли в нужных местах выхода из эндоплазматического ретикулума. Когда TANGO1 удаляли, капли формировались, но секреция коллагена резко снижалась.Авторы отмечают, что новое понимание механизма может иметь значение для изучения фиброза, заживления ран и онкологических заболеваний. Избыточная выработка коллагена, например, помогает опухолям формировать плотный защитный «щит», затрудняющий доступ лекарств и иммунных клеток.
Если предложенная модель подтвердится, она откроет новые терапевтические подходы — от воздействия на TANGO1 до разрушения самих коллагеновых конденсатов.
Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter