Alessandro Borgia, Madeleine B. Borgia, Katrine Bugge, et al. Extreme disorder in an ultrahigh-affinity protein complex. Nature, 2018; DOI: 10.1038/nature25762 | |
|---|---|
|
|
Белки являются ключевыми регуляторами молекулярных коммуникаций между и внутри клеток. Два белка способны соединяться, для этого их трехмерные структуры д. в точности подходить др. к др. -- подобно ключу к замку. Структура белков чрезвычайно важна для их функционирования и для запуска необходимых реакций в клетке. Исследователи из University of Zurich, вместе с коллегами из Denmark и US, установили, что неструктуированные белки также способны к взаимодействиям ультравысокого сродства. Like boiled noodles in water
Одним из таких белков является гистон H1, который в качестве компонента хроматина отвечает за упаковку ДНК. Его партнер по связыванию, prothymosin α, действует подобно челноку, который откладывает и удаляет гистон из ДНК. Этот процесс определяет, будут или нет гены специфических частей ДНК считываться. Оба белка участвуют в нескольких регуляторных процессах в теле, таких как клеточные деления и пролиферация, и поэтому также играют роль, когда их количество достигает аномального уровня, напр. раковые опухоли. Интересны эти белки тем, что они полностью не структуированы -- подобно разваренной лапше в воде. Как такие неупорядоченные белки способны взаимодействовать согласно принципу ключ/замок. Ultra-high-affinity despite lack of structure
Удивительно то, что два белка соединяются др. с др. значительно сильнее, чем в среднем белковые партнеры. Исследователи использовали флюоресценцию одиночных молекул и магнитно-ядерную резонансную спектроскопию, чтобы определить расположение белков. Наблюдаемые в изоляции, они демонстрировали длинные неструктуированные белковые цепочки. Эти цепочки становились более компактными, как только оба партнера по связыванию приходили в соприкосновение и формировали комплекс. Сильное взаимодействие было обусловлено сильным электростатическим притяжением, так, напр., гистон H1 заряжен высоко позитивно, тогда как prothymosin α заряжен очень негативно. Ещё большим сюрпризом стало открытие, что белковый комплекс также оказывался полностью неструктуированным. Unstructured, but highly dynamic complex
Чтобы исследовать форму белкового комплекса, исследователи метили оба белка флуоресцентными метками, которые они добавляли к избранным местам белков. С помощью компьютерного моделирования, полученные молекулярные карты дали следующие результаты: гистон 1 взаимодействует c prothymosin α преимущественно в центральной области, это область наивысшей плотности заряда. Более того, стало ясно, что такой комплекс очень динамичен: Позиция белка в комплексе изменяется чрезвычайно быстро, приблизительно в 100 наносекунд. New interaction mechanism likely widespread
Поведение взаимодействия, открытое исследователями из UZH, скорее всего, довольно распространено. Живые существа имеют множество белков, которые содержат сильно заряженные последовательности и способны формировать такие белковые комплексы. Имеются сотни таких белков и в теле человека. "Очевидно, что взаимодействия между неупорядоченными сильно заряженными белками составляют базовый механизм того, как клетки функционируют и организуют сами себя," приходит к заключению Ben Schuler. Это открытие также важно для разработки нового лечения, поскольку неструктуированные белки в основном не чувствительны к традиционным лекарствам, которые соединяются со специфическими структурами на поверхности белка.
|