Новое исследование показывает решающую роль кальция в очищении мертвых клеток

Ученые обнаружили, что внеклеточный кальций опосредует активацию мембранного белка, который размахивает флагом, сигнализирующим о смерти клетки.

Исследовательская группа под руководством ученых из Института интегрированного клеточного материаловедения (iCeMS) Киотского университета в Японии обнаружила механизмы того, как мертвые клетки активируют белок, который запускает сигнал «съешь меня» иммунным клеткам для очистки мусора. Результаты были недавно опубликованы в журнале Природные коммуникации.

Роль белка Xkr4 в гибели клеток

Белок называется Xkr4 и является одним из белков семейства Xkr, обнаруженных в клеточных мембранах. Xkr4 перемещает фосфолипид фосфатидилсерин изнутри клеточной мембраны, где он обычно расположен, наружу. Транслокация фосфатидилсерина наружу мембраны является сигналом о том, что клетка умирает, что привлекает фагоциты, пожирающие мусор.

Внеклеточный кальций попадает в карман в зоне трансмембранного скремблирования, что приводит к активации скремблирования. Это обнажает фосфатидилсерин (PS) на поверхности клеток, что служит признаком уничтожения нежелательных клеток. Изображение предоставлено: Минди Такамия/iCeMS, Киотский университет

Процесс активации Xkr4

Ранее исследователи обнаружили, что для того, чтобы действовать как средство борьбы с фосфатидилсерином, С-концевой цитоплазматический хвост Xkr4 должен сначала быть расщеплен, образуя димер с другим Xkr4 и обнажая сайт связывания. Этот сайт связывания затем соединяется с другим фрагментом белка, называемым XRCC4.

Однако связывание XRCC4 с Xkr4 само по себе недостаточно для активации Xkr4 в экспериментальной установке. Это указывает на то, что необходим еще один компонент.

Роль ионов кальция

Исследовательская группа из Японии обнаружила, что ионы кальция необходимы для активации Xkr4. Положительно заряженные ионы кальция вне клеточной среды связаны с тремя отрицательно заряженными ионами. Аминокислоты На двух спиралях белка Xkr4. Эта привязка переводит Xkr4 в полностью активированное состояние из промежуточного состояния.

«Мы обнаружили, что внеклеточный кальций действует как молекулярный клей для трансмембранных спиралей Xkr4, активируя их», — объяснил Джун Судзуки, биохимик из iCeMS.

Неожиданная роль кальция и будущие исследования

Удивительно то, что известно, что внеклеточный кальций участвует в регуляции активности белков снаружи и внутри клеточной среды, но не внутри самой клеточной мембраны. «Мы неожиданно обнаружили, что внеклеточный кальций проникает в области трансмембранных белков и связывает две трансмембранные спирали», — сказал Судзуки.

Исследование также предполагает, что ионы кальция могут быть важны для активации других членов семейства белков Xkr, в частности Xkr8 и Xkr9, что может помочь выяснить механизмы, посредством которых функционируют эти и другие белки скрамблазы.

Следующим шагом команды будет изучение функции Xkr4 в нейронах и изучение его роли в мозге.

Ссылка: «Внеклеточный кальций действует как молекулярный клей для трансмембранных спиралей, активируя скрамблазу. Природные коммуникации.
дои: 10.1038/s41467-023-40934-2