Разборка 3D-структур белков: как продеть нитку в ушко иголки

Старый трюк из рукоделия известен и белку в нашем организме: вместо того, чтобы вдевать нитку в ушко с конца, иногда проще продеть через него петлю. Именно так работает один из белков, разворачивающий или разделяющий другие белковые структуры. Это открытие сделали биологи из Университета Дуйсбург-Эссен (UDE) и опубликовали его в Nature Structural & Molecular Biology.

Белки — это и строительные блоки, и инструменты наших клеток. Каждый состоит из длинной цепочки аминокислот. Функционировать белок может только тогда, когда эта цепь особым образом свернута в клубок.

Иногда эту трёхмерную структуру необходимо снова распутать — особенно при деградации белков. Для этого длинную аминокислотную цепь пропускают через своеобразную воронку, она теряет форму клубка и отделяется от белка-партнера. Этой воронкой является сам белок VCP/p97, который может втягивать другие белки через свою центральную пору. Он важен для внутриклеточного контроля качества: если белок неправильно свернут, VCP/p97 распутывает его для последующей деградации.

«Мы смогли показать, что по крайней мере в одном случае втягивание в пору VCP/p97 происходит не с концов, как мы изначально предполагали. Вместо этого оно начинается в середине белковой цепи, где распознается специфическая последовательность аминокислот», — объясняет первый автор работы Йоханнес ван ден Бом из отдела молекулярной биологии I.

Для этого команда использовала белково-инженерный трюк для структур размером в несколько миллионных долей миллиметра: они бесшовно соединили два конца аминокислотной цепи, которую нужно было развернуть, создав таким образом кольцо. И действительно — два исследуемых белка всё равно были разделены.

«Теперь мы знаем, что VCP/p97 может не только разворачивать белки, но и разделять их друг от друга, а его пора даже достаточно велика и гибка, чтобы вместить двойную аминокислотную цепь в виде петли», — резюмирует ван ден Бом.

Такие фундаментальные исследования необходимы, чтобы детально понимать клеточные механизмы и, основываясь на этом, лучше понимать процессы, например, при нейродегенеративных заболеваниях.