Размножение пероксисом контролируется двумя независимыми механизмами

Пероксисома — это органелла, окруженная одной мембраной. Она участвует в метаболизме клеточных липидов и перекиси водорода. Деление пероксисом необходимо для их адаптации к нуждам клетки. Главную роль в этом процессе играет комплекс из трех белков: PEX11β, MFF и FIS1. Он привлекает к мембране пероксисомы ГТФазу DRP1, которая и запускает деление. В современной модели DRP1-опосредованного деления пероксисом MFF считается основным компонентом для привлечения DRP1. Тем не менее, детали взаимодействия FIS1, MFF, PEX11β и DRP1 остаются под вопросом.

Ученые из Великобритании, Германии и Швеции во время экспериментов in vitro заметили, что некоторые клетки в культуре MFF-дефицитных фибробластов демонстрируют нормальную динамику пероксисом. Они предположили, что в этих клетках основными факторами служат FIS1, PEX11β и DRP1. Чтобы проверить свою гипотезу, ученые сверхэкспрессировали ген каждого фактора в клетках без MFF. Нормальное деление пероксисом восстанавливала только сверхэкспрессия PEX11β. При этом инактивация DRP1 уменьшала эффект от сверхэкспрессии PEX11β. В другом эксперименте нокаут генов Mff и Fis1 полностью отключал деление пероксисом. Авторы сделали вывод, что PEX11β активирует деление пероксисом через ГТФазу DRP1 или белок FIS1 независимо от наличия MFF.

Чтобы детально изучить роль PEX11β в росте и делении пероксисом, ученые экспрессировали мутантные формы этого белка в клетках MFF-дефицитных фибробластов. Оказалось, что изменения на С-конце белка ингибируют деление пероксисом. Эта часть содержит богатый глицином регион, который консервативен у всех млекопитающих. Мутант с отсутствием глицинов в этом месте не мог индуцировать деление пероксисом, хотя и присутствовал в их мембране. Следовательно, именно C-конец PEX11β ответственен за размножение пероксисом в клетках без MFF. Однако авторы предыдущих исследований пришли к выводу, что богатый глицином участок PEX11β необязателен для деления пероксисом. В новой работе ученые предположили, что существуют два механизма запуска деления.

Первый механизм был описан ранее; он зависит от белка MFF. Во втором механизме основную роль играет PEX11β. Чтобы проверить свое предположение, ученые поставили обратный эксперимент. Они изучили метаболизм пероксисом в PEX11β-дефицитных клетках с оверэкспрессией MFF. Оказалось, что MFF может запускать деление пероксисом независимо от PEX11β.

Белок FIS1 также присутствует на мембране митохондрий. Ученые предположили, что PEX11β сможет индуцировать деление митохондрий по тому же механизму, что и деление пероксисом. Они провели эксперимент на линии клеток, в которых отключен биогенез пероксисом. Если пероксисомы отсутствуют, PEX11β транспортируется в мембрану митохондрий, что приводит к их делению. Основная роль в этом процессе остается у С-конца PEX11β. N-конец обеспечивает правильную локализацию белка.

Таким образом, описан новый механизм деления пероксисом, который работает независимо от фактора MFF и требует белков PEX11β и FIS1.