Белок SPRIZ регулирует пространство между мембранами митохондрий

Исследователи из Университета Оттавы обнаружили белок SPRIZ, который задаёт расстояние между двумя мембранами митохондрий. Эксперименты показали, что клетки могут генетически регулировать объём межмембранного пространства, влияя на доступ молекул к нему и поглощение кальция.

Работа опубликована в журнале Science Advances. Команда изучала митохондрии — клеточные структуры, вырабатывающие большую часть необходимой клеткам энергии. Между их наружной и внутренней мембранами находится узкое пространство, важное для протекающих там процессов.

По данным исследователей, SPRIZ соединяет обе мембраны и действует как своеобразная молекулярная распорка, удерживая их на заданном расстоянии. Чтобы изучить белок, учёные использовали компьютерное моделирование, генетические методы, анализ белков и трёхмерную электронную томографию.

«Неожиданность SPRIZ в том, что он использует знакомый механизм — соединение мембран, — иначе: связывает две мембраны митохондрии и одновременно служит жёсткой распоркой, удерживающей их на определённом расстоянии», — объяснил руководитель исследования Лука Пеллегрини, профессор кафедры биохимии, микробиологии и иммунологии медицинского факультета Университета Оттавы.

В лабораторных экспериментах изменение работы этой молекулярной «распорки» заметно меняло размер межмембранного пространства. Когда исследователи увеличивали его, в него получали доступ другие молекулы, а поглощение кальция митохондриями менялось. По словам Пеллегрини, разницы всего в несколько нанометров достаточно, чтобы замедлить прохождение кальция через это пространство.

Удаление гена SPRIZ у мышей также меняло расстояние между мембранами, но не разрушало общую структуру митохондрий. Животные оставались жизнеспособными. Кроме того, учёные создали удлинённую версию белка, которая раздвигала мембраны дальше. Такой подход, отмечают авторы, позволит проверять, как размеры межмембранного пространства влияют на различные функции митохондрий.

Исследователи обнаружили аналогичную структуру SPRIZ у человека и всех изученных видов позвоночных. Согласно их эволюционному анализу, белок появился около 500 миллионов лет назад — примерно в период возникновения позвоночных. Его не нашли у растений, грибов, включая дрожжи, и беспозвоночных, таких как губки, черви и насекомые.

Авторы считают, что открытие поможет изучить, как нарушение организации межмембранного пространства может быть связано с недостаточной выработкой энергии или неправильным удалением повреждённых митохондрий. Такие процессы имеют значение, в частности, при болезни Паркинсона, однако исследование не устанавливает прямую связь SPRIZ с этим заболеванием.

В работе участвовали специалисты Университета Оттавы и исследователи из США, в том числе биолог митохондрий Дьёрдь Хайноцкий и эволюционный биолог Юджин Кунин. Среди авторов исследования — аспирант Раман Шулински, первый автор статьи, а также Роман Лобан и Виктория Каминити.