Группа ученых из Университета Восточной Англии (UEA) разработала новый способ получить ранее недоступное представление о функциях группы основных белков.
Многие белки содержат кофактор - дополнительный компонент, который часто имеет решающее значение для функции белка. Кластеры железо-сера представляют собой белковые кофакторы, которые играют важную роль в широком спектре процессов, включая дыхание, фотосинтез и репликацию/восстановление ДНК.
Кластерные белки железо-сера также играют ключевую роль в восприятии изменений окружающей среды, позволяя бактериям вырабатывать адаптивный ответ. Это имеет решающее значение для их выживания, например, среди патогенов, пытающихся ускользнуть от иммунной системы человека. Кластеры железо-сера реакционноспособны и хрупки, что затрудняет работу с ними, а их функциональные свойства часто сложны.
Исследователи UEA разработали новый метод изучения этих тонких железо-серных скоплений, основанный на масс-спектрометрии - передовой методике, позволяющей идентифицировать белки путем измерения их массы с высокой точностью.
В обычных медико-биологических применениях масс-спектрометрии изучаемые белки находятся в развернутом состоянии, и любая информация о кофакторах теряется. Команда разработала способы сохранения кластерных белков железо-сера в свернутом состоянии со связанным кластером во время эксперимента по масс-спектрометрии, а также контролировать их реактивность в режиме реального времени..
FNR представляет собой железо-серный кластер, содержащий белок, который функционирует как датчик кислорода (O2). Это ключ к способности бактерий, таких как E.coli «дышать» в отсутствие O2, и она подвергается сложному процессу кластерного преобразования, когда присутствует O2. Это отменяет его способность связываться с ДНК, что позволяет ему регулировать включение ферментов, которые используют O2 для дыхания, и выключать те, которые не могут.
Используя масс-спектрометрический подход, исследователи впервые смогли обнаружить все компоненты реакции одновременно, предоставив беспрецедентные подробности процесса конверсии.
Профессор Ник Ле Брун из Химической школы UEA, который руководил командой, сказал: «Эта работа демонстрирует захватывающий потенциал масс-спектрометрии для обеспечения такого уровня понимания этого общего кофактора, который ранее был недоступен».
«Способность «видеть» и четко различать все реагирующие частицы в этом процессе одновременно является чрезвычайно полезной. Учитывая важность и повсеместную природу железо-серных кластерных белков, разработанная нами методология обещает широкое применение в дальнейших исследованиях систем, включающих взаимодействия и реакции белковых кофакторов, особенно с небольшими молекулами, такими как O2, оксид азота, азот и водород.