Периодическая таблица белковых комплексов
Периодическая таблица белковых комплексов, опубликованная в Science, предлагает новый взгляд на огромное разнообразие структур, которые белки могут формировать в природе. Она позволяет предсказать, какие структуры могут быть открыты в будущем, и как можно сконструировать совершенно новые комплексы. Таблица, созданная междисциплинарной командой под руководством исследователей с кампуса Wellcome Genome Campus и Кембриджского университета, станет ценным инструментом для изучения эволюции и белковой инженерии.
Почти каждый биологический процесс зависит от взаимодействия и сборки белков в комплексы, а многие болезни связаны с нарушениями в этой сборке. Принципы, лежащие в основе этой организации, до конца не изучены. Новая «периодическая таблица», определяя фундаментальные шаги эволюции белковых комплексов, представляет систематизированный и упорядоченный взгляд на их сборку, давая визуальный инструмент для понимания биологической функции.
«Эволюция породила огромное разнообразие белковых комплексов, и это может казаться хаосом, — объясняет Джо Марш. — Но если разложить шаги, которые белки проходят, становясь комплексами, обнаруживаются базовые правила, объясняющие почти все известные на сегодня сборки».
Подобно тому, как различные бальные танцы представляют собой бесконечные комбинации небольшого числа базовых шагов, «танец» сборки белковых комплексов можно рассматривать как вариации на тему димеризации (удвоения), циклизации (образования кольца из трёх и более единиц) и добавления новых субъединиц. Поскольку эти процессы протекают предсказуемо, прогнозировать формирование нового комплекса проще, чем может показаться.
«Мы вносим порядок в запутанный мир белковых комплексов, — говорит Себастьян Анерт. — Белки могут проходить через несколько итераций этих простых шагов, добавляя уровни сложности и создавая огромное разнообразие структур. Мы создали классификацию на основе этих принципов, которая помогает понять эту сложность».
Исключения из правил сами по себе представляют интерес и являются предметом текущих исследований.
«Анализируя десятки тысяч белковых комплексов, трёхмерная структура которых уже определена экспериментально, мы увидели повторяющиеся паттерны в переходах при сборке. А новые данные масс-спектрометрии позволили увидеть общую картину», — отмечает Джо Марш.
«Основная работа в этом исследовании лежит в области теоретической физики и вычислительной биологии, но она была бы невозможна без масс-спектрометрии, проведённой нашими коллегами из Оксфордского университета, — добавляет Сара Тайхманн. — Это ещё один отличный пример ценности междисциплинарных исследований».