Новые исследования продолжают наследие научной работы Университета Висконсин-Мэдисон 60 лет спустя
В середине 1950-х годов исследователь Фредерик Крейн, работавший под руководством Дэвида Э. Грина в Институте энзимов Университета Висконсин-Мэдисон, совершил ключевое открытие.
Лаборатория стремилась понять, как митохондрии — энергетические станции клеток — генерируют энергию, необходимую для жизни. Крейн обнаружил соединение под названием кофермент Q, которое стало недостающим элементом головоломки и важной частью наследия исследований митохондрий в UW-Madison.
Почти шесть десятилетий спустя Дэйв Паглиарини, доцент кафедры биохимии UW-Madison, опубликовал два новых исследования, проливающих свет на кофермент Q и его синтез: одно в Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) в октябре, другое — в Molecular Cell.
"Когда митохондрии работают неправильно, могут возникать многие различные человеческие болезни", — говорит Паглиарини.
К таким болезням относятся мозжечковая атаксия, некоторые заболевания почек и тяжёлое мультисистемное заболевание с детским началом. Дефицит кофермента Q — их общая черта, но причины этого учёным неясны.
"Почти 60 лет спустя мы всё ещё многого не знаем о том, как митохондрии производят кофермент Q, и это осложняет наши возможности терапевтического воздействия на этот путь", — отмечает Паглиарини.
Новые исследования посвящены двум белкам, важным для пути производства кофермента Q, — COQ9 и ADCK3. Мутации в них приводят к заболеваниям у человека, но их биохимические функции были неизвестны.
Исследование COQ9 (PNAS):
- Команда (UW-Madison, США, Испания) установила, что COQ9 необходим для производства кофермента Q у мышей.
- Кристаллизация белка показала, что он связывается с соединениями, подобными коферменту Q.
- Обнаружено, что COQ9 взаимодействует с другим белком — COQ7, что подтверждает идею о синтезе кофермента Q комплексом совместно действующих белков.
- Учёные предполагают, что COQ9 может "захватывать" незрелый кофермент Q и помогать в его созревании.
"Мы перешли от незнания, зачем нужен этот белок, к наличию модели того, что он может делать", — говорит аспирант Дэниел Ломан.
Исследование ADCK3 (Molecular Cell):
- Мутации в ADCK3 также вызывают тяжёлую мозжечковую атаксию у пациентов.
- Кристаллическая структура белка, полученная исследователями (UW-Madison, Университет Джорджии, Университет Сан-Диего), показала его принадлежность к суперсемейству киназ.
- Учёные впервые продемонстрировали ферментативную активность ADCK3.
"Он имеет некоторые очень специфические и уникальные черты, которые отличают его от остального суперсемейства киназ", — говорит аспирант Эндрю Райденбах.
Паглиарини и его коллеги создали каталог митохондриальных белков с неизвестными функциями — MitoCarta. Сейчас лаборатория работает над описанием функций этих "сиротских" белков.
"Это даёт ощущение чуда; как и все учёные, я просто хочу знать, как всё работает", — говорит Ломан. — "Это казалось созревшим плодом, готовым к сбору".