Макропиноцитоз при повреждении клеточной мембраны ассоциирован с неканонической аутофагией

Повреждение внешней мембраны представляет собой серьезную угрозу для клетки. У эукариотических клеток есть эффективные и быстродействующие механизмы, которые восстанавливают целостность мембраны. Они основаны на таких биологических процессах, как эндо- и экзоцитоз. Важный этап — это реорганизация мембраны после первичного устранения повреждения; это помогает избежать образования «рубцов», нефункциональных участков. Эти процессы пока изучены недостаточно хорошо. В новой работе ученые из Дании показали, что в реструктурировании клеточной мембраны участвуют белки макропиноцитоза. Кроме того, в макропиносомах, ассоциированных с местом повреждения, накапливается белок LC3B, который задействован в неканонической аутофагии.

Авторы исследования работали с клетками карциномы молочной железы MCF7, мембраны которых повреждали с помощью лучей лазера. За восстановлением целостности мембраны наблюдали с помощью красителя FM1-43. Они показали, что в течение 20–30 секунд после повреждения целостность мембраны восстанавливается; процесс зависит от наличия ионов кальция. Через 8–10 минут вблизи места повреждения формируются везикулы, содержащие белок LC3B — один из белков-маркеров аутофагии. Кроме того, для формирования этих везикул необходим еще один белок аутофагии — ATG7.

Исследовали происхождение LC3B-содержащих везикул. Показали, что через 2–5 минут после воздействия лазера в клетках формируются очень большие, диаметром от 1 до 3 мкм, везикулы, содержащие белок Rab5 — маркер раннего эндоцитоза. Спустя 20 минут часть везикул становится полностью LC3B-положительными; они обычно имеют меньший диаметр. Некоторые из крупных везикул содержат другой маркер раннего эндоцитоза — EEA1. Впоследствии все эти везикулы сжимаются и «сдуваются» в цитоплазме. Эксперименты со специфическим ингибитором макропиноцитоза — 5-(N-​этил-N-изопропил)амилоридом, EIPA — показали, что крупные везикулы, возникающие вблизи места повреждения мембраны, имеют макропиноцитозное происхождение.

Нокдаун белков канонической аутофагии — ULK1, ATG13, и WIPI2 — не оказал существенного влияния на способность клеток формировать крупные везикулы после повреждения. Однако для образования везикул и накопления в них LC3B необходим белок, известный как Rubicon. Кроме того, образование макропиноцитозных везикул сопряжено с перестройкой актинового цитоскелета вблизи места повреждения.

Авторы исследования отмечают, что первоначальный этап реструктурирования мембраны — макропиноцитоз — необходим для интернализации поврежденного участка мембраны, причем этот процесс критически важен для выживания клетки.