Сходство последовательностей вызывает неправильное сворачивание белков

Многие заболевания возникают из-за неправильно свернутых белков. Исследователи из Цюрихского университета изучили этот процесс с помощью специальной спектроскопической техники. Как сообщается в Nature, неправильное сворачивание происходит чаще, если последовательности аминокислот в соседних белковых доменах очень похожи.

Белки — это основные молекулярные машины организма. Чтобы выполнять свои функции, они должны принять четкую трехмерную структуру, что обычно происходит самопроизвольно.

Однако процесс сворачивания может пойти не так. В некоторых случаях это приводит к слипанию (агрегации) белков и развитию нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона.

Используя метод одномолекулярной флуоресценции, исследователи из Цюриха и Кембриджа изучили условия, при которых происходит неправильное сворачивание. Команда под руководством профессора Бенджамина Шулера исследовала домены самого большого белка в организме — титина, который обеспечивает стабильность и эластичность мышечных волокон.

Для исследования ученые присоединили к белку небольшие молекулы красителей в качестве зондов. Метод лазерной спектроскопии позволил определить расстояния на молекулярном уровне (до нескольких миллионных долей миллиметра) за счет переноса энергии между зондами. Это дало возможность отличить структуры правильно и неправильно свернутых белков и определить долю последних.

Ключевой вывод: вероятность неправильного сворачивания возрастает, если соседние домены очень похожи по последовательности аминокислот. По-видимому, именно поэтому соседние домены в белках имеют ограниченную степень сходства. Это представляется ключевой эволюционной стратегией для избежания неправильного сворачивания и обеспечения максимальной функциональности белков.