Вам нравится дышать воздухом? Вы должны время от времени вспоминать о гем, железосодержащей молекуле, необходимой для всех организмов, ведущих воздушно-дышащий образ жизни. Молекулы гема, как известно, являются частью гемоглобина, белка, переносящего кислород в крови, но они также являются компонентами многих других белков, участвующих в транспорте газов и фундаментальной химии в клетках. Сам по себе гем токсичен и реакционноспособен, но при правильном встраивании в определенные белки он абсолютно необходим.
До недавнего времени основная загадка гема оставалась неразгаданной: как он попадает из митохондрий, где он производится, к белкам в других частях клетки, где он необходим?
Группа исследователей из Исследовательского института Лернера при Кливлендской клинике решила эту давнюю загадку, идентифицировав белок, который «сопровождает» гем в клетках, связываясь с ним, не давая ему нанести ущерб ячейку, пока она не будет доставлена туда, где это необходимо. Результаты опубликованы в Journal of Biological Chemistry.
Деннис Стюер, исследователь из Кливлендской клиники, руководивший новым исследованием, много лет интересовался тайной неизвестного шаперона гема. «Удивительно, что на самом деле почти ничего не было известно», - сказал Штюр. «В литературе это выглядит так, будто все просто выключили свет и разошлись по домам».
По крупицам команда Стюра собирала воедино биохимию свободного гема. Первым шагом было просто выяснить, с какими белками может связываться гем. Затем им нужно было поэкспериментировать, чтобы увидеть, какой из белков прилипает к гему, чтобы действительно помочь ему добраться до конечного пункта назначения.
«Гем довольно липкий; он связывается со многими вещами», - сказала Элизабет Суини, постдокторант, который был одним из руководителей нового исследования. «Это (исследование) было первым случаем, когда мы обнаружили белок, который не только связывает гем, и связывает его в больших количествах, но также необходим для доставки к нижестоящим мишеням белка гема».
Новое исследование использует несколько линий доказательств, чтобы задействовать неожиданного игрока в качестве сопровождающего гема: глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназу, или GAPDH. GAPDH - это фермент, участвующий в расщеплении сахара в клетках. Это обычный, малопривлекательный компонент основного клеточного метаболизма, настолько, что ученые-лаборанты в основном используют его в качестве базового контроля при изучении других белков..
«GAPDH - такой нелепый кандидат», - сказал Штюр. «Но появилась новая история о том, что GAPDH - это не просто скучный гликолитический фермент, присутствующий в каждой клетке; у него есть и другие роли в клеточной биологии. И доставка гема - одна из этих новых ролей».
GAPDH может быть не единственным белком, участвующим в сопровождении гема, добавляет Штуер, и исследования по более подробной информации о том, как доставляется гем, продолжаются.
«Наше открытие отвечает на вопрос клеточной биологии, который существует уже некоторое время, относительно механизма доставки этой важной биомолекулы», - сказал Стюр. «Теперь мы можем подумать и изучить, как нарушение этого процесса доставки может фактически способствовать ряду заболеваний, таких как анемия, астма и многое другое».