Белок LRP2 участвует в доставке десятков веществ внутрь клеток. Биологам удалось определить его структуру, показав, как он переходит между разными конформациями, связывая нужные молекулы снаружи клетки и выпуская их внутри.

Белок LRP2 (мегалин) контролирует поступление многих веществ в клетки нашего организма. Он работает в почках, центральной нервной системе, легких и так далее, пропуская нужные молекулы, но отфильтровывая опасные токсины. Нарушение функций LRP2 связано с целым рядом тяжелых и разнообразных проблем — от хронической болезни почек до наследственного синдрома Донна — Бэрроу, который сопровождается тяжелыми пороками развития.

Как именно он работает, до сих пор остается загадкой. Ключевой механизм удалось определить лишь теперь, когда ученые из Колумбийского университета установили структуру LRP2 в разных условиях среды.

Статья Лоуренса Шапиро (Lawrence Shapiro) и его коллег опубликована в журнале Cell.

Открытая и закрытая конформации LRP2; разные цвета соответствуют разным доменам, частям одной и той же молекулы / ©Andrew Beenken, Anthony Fitzpatrick, Lawrence Shapiro, Columbia’s Zuckerman Institute

LRP2 способен взаимодействовать как минимум с 75 различными соединениями, что само по себе крайне необычно. Белок расположен на клеточных мембранах и связывает эти молекулы. Затем мембрана образует впячивание и формирует микроскопический пузырек, эндосому, после чего LRP2 «отпускает» связанное вещество, выделяя его в цитоплазму. Наконец, эндосома снова сливается с мембраной, и белок возвращается на место в ожидании следующего взаимодействия.

©Andrew Beenken, Anthony Fitzpatrick, Lawrence Shapiro, Columbia’s Zuckerman Institute

Чтобы определить молекулярный механизм работы LRP2, американские ученые выделили и очистили препараты белка из почек лабораторных мышей. Часть LRP2 помещали в раствор с кислотностью, которая соответствует межклеточной среде (pH 7,5), а часть — с кислотностью, характерной для цитоплазмы (pH 5,2). Образцы замораживали, чтобы установить форму и структуру белка с помощью криоэлектронной микроскопии.

Работа показала, что в зависимости от кислотности LRP2 принимает открытую либо закрытую конформацию. Пока он выглядывает в межклеточную среду с почти нейтральным рН, то остается открытым, напоминая приготовленную рыбацкую сеть. Но когда LRP2 оказывается в эндосоме, в нее проникают протоны из цитоплазмы, и рН среды быстро падает. Это заставляет белок «переключаться» в закрытую конформацию и выпускать связанное вещество.