Мембранные рецепторы сопровождают лекарства в глубь клетки

Почти половина всех лекарств действует на клетку через особые мембранные белки, которые называются рецепторами, ассоциированными с G-белками (GPCR). Почти тысяча разновидностей GPCR участвуют в передаче нейрохимических сигналов, восприятии сенсорного раздражения, регуляции иммунного ответа и т. п. Когда с GPCR связывается какая-нибудь внешняя молекула, он передаёт сигнал на сигнальный G-белок, и дальше, по цепочке молекулярных сигналов, информация поступает в глубь клетки, непосредственно к тем молекулам, которые должны реагировать на внешние изменения.

Часто взаимодействие с внешними раздражителями заканчивается образованием эндосом — мембранных пузырьков, которые сформировались при погружении мембраны внутрь клетки. Эндосомы появляются по разным причинам, не только из-за работы рецепторов GPCR; в клетке число таких пузырьков может доходить до тысячи. При этом, когда мембрана «уходит» внутрь и образовавшаяся эндосома отправляется во внутриклеточное плавание, она уносит с собой и поверхностные белки, в том числе GPCR. Долгое время считалось, что в таком внутриклеточном состоянии эти рецепторы неактивны и из эндосомы могут либо снова попасть на клеточную мембрану (если пузырёк сольётся с ней), либо отправиться в утиль.

Однако, как показали эксперименты исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) под руководством Марка фон Застрова, рецепторы GPCR вовсе не теряют свою активность, попав в эндосому. Активность рецептора можно определить по тому, находится ли в активной форме молекула самого GPCR и активен ли его напарник — принимающий сигнал G-белок. Учёные сконструировали флюоресцентные антитела, которые были специфичны к активным формам этих двух белков. При этом антитела не мешали GPCR связываться с другими молекулами, так что исследователи могли видеть реакцию рецепторов на разные раздражители.

В статье, опубликованной в Nature, авторы пишут, что GPCR-рецепторы оставались активны в течение нескольких минут после того, как оказались внутри эндосомы и уплыли в толщу цитоплазмы. То есть, например, сигнал от лекарства может продолжать идти в клетку даже после поглощения лекарства мембранным пузырьком. Исследователи полагают, что такое пролонгированное действие рецепторов позволяет лучше реагировать на внешние сигналы, особенно тем клеткам, которые отличаются необычной формой или большими размерами, вроде нейронов. Пузырёк с работающим рецептором может усилить сигнал и подвести его ближе к непосредственному исполнителю.

С медицинской же точки зрения это свойство рецепторов может оказаться весьма кстати: можно усилить действие лекарства, если суметь продлить активность рецепторов в эндосомах, а сами эти пузырьки направить так, чтобы они плыли в нужном направлении.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Сан-Франциско.