Инвагинации Клеточной Мембраны

Winfried Romer, Ludwig Berland, Valerie Chambon, Katharina Gaus, Barbara Windschiegl, Daniele Tenza, Mohamed R. E. Aly, Vincent Fraisier, Jean-Claude Florent, David Perrais, Christophe Lamaze, Graca Raposo, Claudia Steinem, Pierre Sens, Patricia Bassereau & Ludger Johannes Shiga toxin induces tubular membrane invaginations for its uptake into cells. Nature 450, 670–675 (2007) Article
FURTHER READING Mayor, S. and Pagano, R. E. Pathways of clathrin-independent endocytosis. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 8, 603–612 (2007) Article Рисунки к статье	Хорошо изучен путь эндоцитоза - клеточного процесса, с помощью которого клетки интернализуют различные молекулы - обеспечиваемый с помощью clathrin, белка, покрывающего пузырьки, который используется в качестве остова, противостоящего деформации мембран. Однако недавно описано несколько clathrin-independent (CI) путей эндоцитоза и ведется поиск молекул, которые заменяют функцию клатрина. Johannes с сотрудниками сообщают об альтернативном механизме CI эндоцитоза и показывают, что B-субъединица бактериального токсина Shiga (STxB) - которая связывает glycosphingolipid receptor globotriaosyl ceramide (Gb3) - может индуцировать образование узких трубчатых инвагинаций плазматической мембраны клеток мишеней без необходимости в цитозольных факторах. Используя различные микроскопические подходы авт. отслеживали изменения в динамике клеточных мембран во время формирования инвагинаций мембран, которые представляют собой первую ступень проникновения токсина в клетку. Они наблюдали многочисленные во внутрь обращенные STxB-содержащие тубулярные структуры варьирующей длины, формируемые плазматической мембраной культивируемых клеток. Длина и количество трубочек возрастали в ответ на истощение энергии или ингибирования dynamin и actin, которые важны для отшнуровки тубул от клеточной мембраны в др. путях эндоцитоза. Эти находки подтверждают, что STxB д. индуцировать образование обращенных внутрь тубул, тогда как их последующая отшнуровка от клеточной мембраны нуждается в активности клеточных факторов. Чтобы протестировать эту гипотезу, Johannes с коллегами воссоздали процесс инвагинации тубул в минимальной системе, используя модель мембран в отсуствие клеточных белков. Они показали, что тубулярные структуры могут формироваться только, когда добавляется STxB к мембранам, а кластеры токсина, связанного со своим рецептором, ( STxB-Gb3 кластеры домены) присутствуют в местах инвагинации мембраны прежде, чем становятся видимыми тубулы. Является ли образование кластеров токсина необходимым для деформации мембраны или её следствием? Авт. исследовали этот вопрос, используя модель мембран под высоким натяжением, предупреждая образование тубул. Они наблюдали, что STxB-Gb3 кластерные домены все ещё появляются, это демонстрирует, что это событие не зависит от деформации мембраны. Скорее токсин сам по себе вызывает реорганизацию мембранных липидов прежде образования тубул. Авт. полагают, что специфическая организация комплексов STxB-Gb3 вызывает необходимое искривление клеточной мембраны, которое необходимо для интернализации токсина. Этот грузом индуцируемый механизм эндоцитоза может быть также приложим к инвазии др. внеклеточных патогенов, таких как вирусы, и интернализации др. молекул.

Хорошо изучен путь эндоцитоза - клеточного процесса, с помощью которого клетки интернализуют различные молекулы - обеспечиваемый с помощью clathrin, белка, покрывающего пузырьки, который используется в качестве остова, противостоящего деформации мембран. Однако недавно описано несколько clathrin-independent (CI) путей эндоцитоза и ведется поиск молекул, которые заменяют функцию клатрина.

Johannes с сотрудниками сообщают об альтернативном механизме CI эндоцитоза и показывают, что B-субъединица бактериального токсина Shiga (STxB) - которая связывает glycosphingolipid receptor globotriaosyl ceramide (Gb3) - может индуцировать образование узких трубчатых инвагинаций плазматической мембраны клеток мишеней без необходимости в цитозольных факторах.

Используя различные микроскопические подходы авт. отслеживали изменения в динамике клеточных мембран во время формирования инвагинаций мембран, которые представляют собой первую ступень проникновения токсина в клетку. Они наблюдали многочисленные во внутрь обращенные STxB-содержащие тубулярные структуры варьирующей длины, формируемые плазматической мембраной культивируемых клеток. Длина и количество трубочек возрастали в ответ на истощение энергии или ингибирования dynamin и actin, которые важны для отшнуровки тубул от клеточной мембраны в др. путях эндоцитоза. Эти находки подтверждают, что STxB д. индуцировать образование обращенных внутрь тубул, тогда как их последующая отшнуровка от клеточной мембраны нуждается в активности клеточных факторов.

Чтобы протестировать эту гипотезу, Johannes с коллегами воссоздали процесс инвагинации тубул в минимальной системе, используя модель мембран в отсуствие клеточных белков. Они показали, что тубулярные структуры могут формироваться только, когда добавляется STxB к мембранам, а кластеры токсина, связанного со своим рецептором, ( STxB-Gb3 кластеры домены) присутствуют в местах инвагинации мембраны прежде, чем становятся видимыми тубулы.

Является ли образование кластеров токсина необходимым для деформации мембраны или её следствием? Авт. исследовали этот вопрос, используя модель мембран под высоким натяжением, предупреждая образование тубул. Они наблюдали, что STxB-Gb3 кластерные домены все ещё появляются, это демонстрирует, что это событие не зависит от деформации мембраны. Скорее токсин сам по себе вызывает реорганизацию мембранных липидов прежде образования тубул.

Авт. полагают, что специфическая организация комплексов STxB-Gb3 вызывает необходимое искривление клеточной мембраны, которое необходимо для интернализации токсина. Этот грузом индуцируемый механизм эндоцитоза может быть также приложим к инвазии др. внеклеточных патогенов, таких как вирусы, и интернализации др. молекул.