Ученые визуализировали «молекулярного почтальона», доставляющего важные белки

Исследователи из Утрехтского университета визуализировали «молекулярного почтальона», который обеспечивает доставку многих важных белков за пределы клеток. Это открытие имеет глубокие последствия для понимания секреции белков, что в будущем может быть использовано для производства более дешевых белковых терапевтических средств, таких как инсулин, а также для разработки новых лекарств против корона-, денге- и вирусов Зика, а также новых антибиотиков. Результаты опубликованы в научном журнале Molecular Cell.

Адресные метки

Многие белки, такие как антитела, гемоглобин или некоторые гормоны, производятся внутри клеток и впоследствии должны транспортироваться наружу, чтобы выполнять свои функции. Как на почте, клетки прикрепляют к этим белковым молекулам «адресные метки» — сигнальные пептиды, чтобы отправить их туда, где они нужны. Однако в «клеточном почтовом отделении» некоторые из этих меток необходимо удалить для правильной работы груза, а другие должны остаться, причем ошибка в любом случае имеет серьезные последствия. Поэтому различие между этими двумя случаями имеет решающее значение для функционирования всех типов жизненно важных молекул.

Молекулярный почтальон

Используя удостоенную Нобелевской премии передовую методику визуализации — крио-электронную микроскопию (cryo-EM), — команда ученых под руководством профессора Фридриха Фёрстера в сотрудничестве с группой профессора Ричарда Шельтемы визуализировала человеческий Сигнальный Пептидазный Комплекс (SPC), «молекулярного почтальона», который находится в центре этого процесса принятия решений и должен обработать более 3000 различных белков-грузов. Исследование показало, что SPC использует «молекулярную линейку» из фосфолипидов, чтобы измерить длину сигнальных пептидов и решить, какие адресные метки удалить, а какие оставить.

Серьезный вызов

Ведущий автор Мануэль Лиачи поясняет: «Визуализация молекулярной архитектуры SPC была серьезной задачей, которая десятилетиями оставалась нерешенной. SPC чрезвычайно мал и интегрирован в мембрану клетки, что делает невероятно сложным его изучение с субнанометровым разрешением, которое нам было необходимо».

Профессор Фёрстер и его команда использовали междисциплинарный подход, сочетая метод визуализации с масс-спектрометрией и компьютерным моделированием, что позволило им точно определить молекулярный механизм распознавания и удаления сигнальных пептидов. Раскрытие структуры SPC представляет собой крупный прорыв в этой области, поскольку это самый маленький мембранный белок, визуализированный крио-ЭМ с почти атомарной детализацией на сегодняшний день.