Исследователи Университета Джона Хопкинса обнаружили, что ромбовидные ферменты, представляющие собой особые белки, разрезающие другие белки, способны нарушать «предел клеточной скорости», когда они проходят через клеточную мембрану. Ромбовидные ферменты делают это, искажая свое окружение, позволяя им быстро скользить от одного конца мембраны к другому.
Клеточная мембрана представляет собой жировой слой, который окружает клетку и образует границу между внутренней частью клетки и внешним миром. Почти треть наших генов кодирует белки, которые нужны на границе, что делает ее очень людным местом, через которое непросто пройти - как торговый центр перед праздниками. Синиша Урбан, доктор философии, профессор молекулярной биологии и генетики в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса, пометил одиночные ромбовидные ферменты химическими веществами, которые заставляют их светиться, и обнаружил, что они двигаются намного быстрее, чем они «должны» быть в состоянии.
В 1970-х годах ученые обнаружили, что скорость движения белков через клеточную мембрану подчиняется математическому уравнению, известному как предел вязкости Саффмана-Дельбрюка. Он учитывает размер и форму белка, а также толщину или вязкость жидкости, через которую движется белок.
Сообщая о своих выводах в журнале Science, команда Урбана обнаружила, что вместо того, чтобы медленно пробираться через клеточную мембрану, ромбовидные ферменты быстро перемещаются, двигаясь в два раза быстрее, чем предсказывает уравнение Саффмана-Дельбрюка.
Посмотрев более внимательно на ромбовидные ферменты, команда Урбана обнаружила, что они взаимодействуют и изменяют форму жиров в мембране по мере их движения. Жиры становятся менее липкими, позволяя большому белку проскальзывать.
Почему некоторые белки должны двигаться быстро? Исследователи полагают, что ромбовидные ферменты развили эту способность, чтобы быстро очищать мембрану в поисках целей для разрезания. Некоторые из этих мишеней должны быть быстро высвобождены из мембраны, чтобы в реальном времени передавать другим клеткам сигналы об изменении условий. Другим ферментам в мембране, вероятно, также необходимо ускорить поиск мишеней, и понимание того, как это происходит в ромбовидном белке, поможет ученым узнать больше об этих белках и их роли в развитии болезней.
Ромбовидные ферменты обнаружены в клеточной мембране почти всех форм жизни на Земле, и ученые изучают это надсемейство ферментов в качестве потенциальных мишеней для лечения паразитарных инфекций, рака, воспалений и нейродегенерации.