Исследователи из Швейцарии и Италии смогли изучить реснички в их естественной среде. Они впервые выявили нативную трехмерную структуру основания реснички и обнаружили оживленный «транспортный узел», откуда отправляются и куда прибывают цепочки белков, сообщает Базельский университет.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Реснички представляют собой небольшие волосовидные органеллы, которые отходят от клеток и выполняют множество функций: они помогают клеткам плавать, перемещать жидкость и посылать сообщения друг другу. Реснички гарантируют, что мы можем видеть, они удаляют ненужные вещества из легких, перемещают жидкость в мозге и позволяют нам воспринимать запахи и звуки. Они также необходимы для нашего развития и правильного расположения наших органов. Если их функция нарушена, это может привести к целому ряду заболеваний, включая болезни сердца, почек и легких, слепоту.

Сборка и функция ресничек зависят от больших цепочек белков, которые переносят важные грузы к кончику реснички и обратно к основанию. Даже самые маленькие мутации в отдельных компонентах могут парализовать движение внутри ресничек. Как показало исследование, начальная станция для белков-«поездов» находится у основания ресничек.

«Здесь собираются поезда, загружаются грузом и ставятся на рельсы», – приводят аналогию авторы работы.

Всего внутри ресничек девять различных рельсов – микротрубочек. Каждый из них состоит из двух путей: одного для «поездов отправления» и одного для «прибывающих». Поезда транспортируют такие белки, как сигнальные молекулы и строительные материалы. Их доставляют к кончикам ресничек, где поезда «разгружают».

Команда подробно изучила состав сборочных белков-«поездов», выявив порядок, в котором компоненты поезда собираются вместе в основании реснички. Кроме того, благодаря флуоресцентной микроскопии ученые определили точное расписание «поездов». Транспортные белки отправляются со стартовой станции в течение девяти секунд, после чего весь процесс сборки «поезда» начинается заново.

«Понимание транспортной системы и ее логистики в деталях помогает нам понять, как устроены и функционируют реснички, что также может дать новые идеи для лечения заболеваний ресничек», — говорит Бен Энгель (Ben Engel), руководитель исследования.

Далее команда хотела бы изучить, что происходит на кончике реснички: как устроена эта конечная станция и как организован обратный транспортный путь.

Исследователи определили структуру и состав ресничного основания с помощью двух дополнительных методов визуализации: криоэлектронный томографии и расширенной микроскопии. Первый метод выявил нативные клеточные структуры с мельчайшими молекулярными деталями. Второй позволил определить местоположение многочисленных белков.