Ученые Института Ван Анделя раскрыли первую известную атомную структуру «молекулярной машины», ответственной за установку критических сигнальных белков в клеточные мембраны.
Выводы, опубликованные сегодня в журнале Nature, проливают новый свет на то, как работает этот процесс, и закладывают основу для потенциальных будущих методов лечения таких заболеваний, как рак, болезнь Альцгеймера и муковисцидоз.
«Точное определение того, как белки собираются и функционируют, имеет решающее значение для понимания того, как работает организм на самом базовом уровне», - сказал профессор VAI Хуилинь Ли, доктор философии. Д., руководитель программы Института структурной биологии и старший автор исследования. «Наши результаты представляют собой карту для будущих исследований, которые однажды могут быть преобразованы в способы борьбы с болезнями».
Белки - это молекулярные рабочие лошадки организма, отвечающие за выполнение почти всех биологических функций. Примерно треть белков - это мембранные белки, в задачи которых входит передача информации в клетки и из клеток, а также транспортировка ионов и молекул через клеточную мембрану, помимо других жизненно важных задач. Эти важные роли делают их популярными для терапии - более половины лекарств на рынке нацелены на мембранные белки как способ лечения болезней.
Мембранный комплекс эндоплазматического ретикулума, или EMC, встроен в эндоплазматический ретикулум, систему мембран внутри клеток, которая играет роль в создании, редактировании и транспортировке белков. Когда механизм EMC выходит из строя, производство белка может пойти наперекосяк, что приводит к деформированным белкам, которые не могут выполнять свою работу должным образом. Например, проблемы с ЭМС напрямую связаны с муковисцидозом, генетическим заболеванием легких, вызванным неправильной сборкой белка под названием CFTRDF508.
Используя мощные криоэлектронные микроскопы Института (крио-ЭМ), Ли и его коллеги визуализировали ЭМС обычного штамма дрожжей. Дрожжи являются широко используемыми моделями в биологии, потому что они имеют многие из тех же молекулярных систем, что и люди, но их гораздо проще изучать.
Они обнаружили, что EMC дрожжей больше, чем считалось ранее, и содержит восемь белковых субъединиц вместо шести. Кроме того, сердцевина ЭМС напоминает белок, который выполняет ту же функцию, что и ЭМС у бактерий, что позволяет предположить, что ЭМС у эукариотических организмов, таких как млекопитающие, могла возникнуть из бактериальных систем.
В совокупности результаты проливают свет на то, как мембранные белки закрепляются в мембранах и как они меняют свою неструктурированную форму на свою функциональную, оказавшись там - процессы, которые до сих пор не были хорошо изучены.