Хрусталик человеческого глаза получает свою прозрачность и преломляющую силу от того, что в его клетках плотно упакованы определенные белки. В основном это кристаллы. Если такая плотная упаковка не может поддерживаться, например, из-за наследственных изменений в хрусталиках, результатом является помутнение хрусталика, известное как катаракта, которая является наиболее распространенной причиной потери зрения во всем мире..
Для того чтобы кристаллины плотно упаковались в клетки волокон хрусталика, они должны быть свернуты стабильно и правильно. Сворачивание белков начинается уже при биосинтезе белков в рибосомах, представляющих собой крупные белковые комплексы. Рибосомы помогают перевести генетический код в последовательность аминокислот. При этом рибосомы образуют защитный туннель вокруг новой аминокислотной цепи, которая принимает трехмерные структуры с различными элементами, такими как спирали или складчатые структуры, сразу после образования туннеля. Кристаллы гамма-В, изученные во Франкфурте и Гренобле, также обнаруживают множество связей между двумя серосодержащими аминокислотами, так называемые дисульфидные мостики..
Продукция этих дисульфидных мостиков непроста для клетки, поскольку в клеточной среде преобладают биохимические условия, препятствующие или растворяющие такие дисульфидные мостики. Таким образом, в готовом кристаллическом белке гамма-В дисульфидные мостики экранированы снаружи другими частями белка. Однако пока белок находится в процессе формирования, это пока невозможно.
Но поскольку рибосомный туннель считался слишком узким, предполагалось - в том числе и на основании других исследований - что дисульфидные мостики гамма-В-кристаллинов образуются только после завершения белков. Чтобы проверить это предположение, исследователи из Франкфурта и Гренобля использовали генетически модифицированные бактериальные клетки в качестве модельной системы, останавливали синтез кристаллинов гамма-В в разные моменты времени и исследовали промежуточные продукты с помощью масс-спектрометрии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса и электронного анализа. микроскопическими методами и дополнил их расчетами теоретического моделирования. Результат: Дисульфидные мостики уже образуются на еще не готовом белке в процессе синтеза цепи аминокислот.
«Таким образом, мы смогли показать, что дисульфидные мостики могут образовываться уже в рибосомном туннеле, который обеспечивает для этого достаточно места и защищает дисульфидные мостики от клеточной среды», - говорит профессор Харальд Швальбе из Института органических веществ. Химия и химическая биология в Университете Гёте. «Удивительно, однако, что это не те дисульфидные мостики, которые позже присутствуют в готовом кристаллине гамма-В. Мы заключаем, что по крайней мере некоторые из дисульфидных мостиков позже снова растворяются и связываются иначе. Причина этого, вероятно, кроется в оптимальном времени образования белка: «предварительные» дисульфидные мостики ускоряют образование «конечных» дисульфидных мостиков, когда кристаллин гамма-В высвобождается из рибосомы».
В дальнейших исследованиях исследователи теперь хотят проверить, сходны ли процессы синтеза в немного отличающихся рибосомах высших клеток с процессами в бактериальной модельной системе.