В частности, хлорид сигнализирует о сборке «умных каркасов» коллагена IV, что является критическим этапом в формировании базальной мембраны, сообщили исследователи из Медицинского центра Университета Вандербильта (VUMC) в Journal of Cell Biology.
«Это фундаментальное открытие», — сказал старший автор Билли Хадсон, доктор философии.D., Эллиотт V. Ньюман, профессор медицины и директор Центра матричной биологии. Это первая сигнальная функция, идентифицированная для хлорида, электролита, который помогает поддерживать надлежащий объем крови, кровяное давление и кислотно-щелочной баланс.
По словам Хадсона, недавно обнаруженная роль хлорида в создании «микросреды» вне клеток подчеркивает важность коллагена IV в эволюции тканей животных.
Это также предлагает потенциальный способ лечения или предотвращения заболеваний, которые влияют на базальную мембрану.
Девятнадцать ученых из нескольких отделов и исследовательских центров VUMC и Университета Вандербильта внесли свой вклад в исследование, которое началось девять лет назад. Четыре соавтора были участниками летней исследовательской программы «Аспирнаут» для старшеклассников и студентов из неблагополучных семей, основанной Хадсоном и его женой Джули Хадсон, штат Массачусетс.D.
Каркасы с коллагеном IV встречаются повсюду в животном мире.
Они обеспечивают прочность на разрыв эпителиальным тканям, связывают различные макромолекулы и факторы роста и связывают интегрины (рецепторы клеточной поверхности).
В этом отношении эти внеклеточные каркасы представляют собой «молекулярный GPS», — сказал Хадсон, «наполненный информацией о том, как клетки растут и взаимодействуют друг с другом.«Тем не менее, даже системы связи между клетками и матрицами могут быть взорваны.«Это то, что диабет делает с почками, а рак — с тканями, — сказал он. Это нарушает общение.
В течение последних 45 лет Хадсон и его коллеги помогли определить структуру и функцию каркасов коллагена IV.
Молекула строительного блока представляет собой тройную спираль, три нити, скрученные вместе, как веревка. Один конец каждой веревочной цепи покрыт глобулой молекул аминокислот, называемой доменом NC1.«Сборка каркаса начинается, когда домены двух тройных спиральных молекул связываются вместе.
Кристофер Каммингс, доктор философии.D., Вадим Педченко, к.D., и Кайл Браун, доктор философии.D., первые три автора статьи возглавили текущее исследование, которое началось, когда хлорид был обнаружен на поверхности кристаллизованного домена.
Это заставило исследователей задуматься: может ли хлорид регулировать сборку цепей коллагена IV в каркасы??
Посредством серии экспериментов они показали, что это так: хлорид абсолютно необходим для сборки коллагена IV на внешней стороне клеток. Когда хлорид связывается с доменами NC1, он «переключает переключатель», вызывая конформационные изменения, позволяя им складываться вместе, как кусочки пазла.
Поскольку эти связывающие мотивы встречаются повсюду в животном мире, «мы делаем вывод, что переключение является фундаментальным механизмом сборки каркаса коллагена IV», — заключили исследователи.
Исследователи также показали, что сборка каркаса была нарушена у плодовых мушек с мутацией в гене домена NC1. Подобные мутации у людей были связаны с инсультом и болезнью Альпорта, генетическим заболеванием, которое вызывает потерю слуха и повреждение легких и почек.
В редакционной статье, сопровождающей статью, Хадсон сказал, что открытие — это «лишь небольшое окно в этот сложный внеклеточный механизм.«Но однажды, — добавил он, — возможно, можно будет вылечить определенные нарушения базальной мембраны, изменив переключатель хлоридов.