В клетках млекопитающих обнаружен митохондриальный транспортер глутатиона

Глутатион играет важную роль в активности митохондрий, но при этом синтезируется он только в цитоплазме. Долгое время оставалось не до конца понятным, как глутатион транспортируется в митохондрии в клетках млекопитающих. Ученые из США показали, что главную роль в импорте играет митохондриальный белок-транспортер SLC25A39, а также его паралог SLC25A40.

Credit:
moovstock | 123rf.com

Глутатион — важный компонент антиоксидантной системы клетки. Кроме того, он участвует в формировании дисульфидных связей, обезвреживании ксенобиотиков, транспорте метаболитов, а также является частью нескольких сигнальных путей клетки. Синтез глутатиона осуществляется ферментами, локализованными в цитозоле, — γ-глутаматцистеинлигазой и глутатионсинтетазой. В то же время митохондрии содержат от 10 до 15% всего внутриклеточного глутатиона. В митохондриях отсутствует собственная система биосинтеза глутатиона, а значит, в них должна быть система его импорта. При помощи количественных протеомных методов ученые из США показали, что митохондриальный мембранный белок SLC25A39 участвует в импорте глутатиона в клетках млекопитающих.

Для количественной протеомики использовали выделенные из клеток линии HeLa митохондрии, при этом внутриклеточный синтез глутатиона блокировали при помощи бутионинсульфоксимина (BSO). В первую очередь авторы показали, что уровень экспрессии SLC25A39, митохондриального мембранного транспортера с неизвестной функцией, повышался в ответ на снижение внутриклеточного уровня глутатиона. Это позволило им предположить, что SLC25A39 участвует в метаболизме глутатиона, а именно — в его транспорте через мембрану митохондрии. Примечательно, что регуляция уровня SLC25A39 происходила на посттрансляционном уровне — BSO не влиял на количество мРНК SLC25A39.

Утрата клетками SLC25A39 приводила к снижению уровня глутатиона внутри митохондрий в 5–10 раз, но практически не влияла на уровень других митохондриальных метаболитов и на общее количество глутатиона в клетке. Также снижение импорта глутатиона в митохондрии при нокауте SLC25A39 авторы показали с помощью мечения глутатиона изотопами и отслеживания его местоположения. Все это подтверждает предположение, что SLC25A39 специфично участвует в транспорте глутатиона в митохондрии.

Потеря SLC25A39 не влияла на пролиферацию клетки и не останавливала импорт глутатиона в митохондрии полностью. Генетический скрининг, проводимый с помощью системы CRISPR-Cas9, выявил ген SLC25A40паралог SLC25A39. Анализ показал, что эти два транспортера близки функционально. Клетки, лишенные обоих генов, не пролифелировали. Оверэкспрессия SLC25A40 при нокауте SLC25A39 восстанавливала уровень глутатиона в митохондриях.

После этого ученые получили мышей, нокаутных по SLC25A39. Нокаут во всех клетках тела был эмбрионально летальным. Нокаут в клетках эритроидного ряда приводил к анемии, перегрузке клеток железом и к повышению уровня апоптоза в клетках печени.

Таким образом, у млекопитающих нашли белок, задействованный в митохондриальном импорте глутатиона, а также его паралог. В дальнейшем планируются исследования структуры SLC25A39, в также факторов, регулирующих его экспрессию и активность.

Источник

Wang Y., et al., SLC25A39 is necessary for mitochondrial glutathione import in mammalian cells // Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04025-w

Добавить в избранное

Вам будет интересно