В течение многих лет мы думали, что все белки должны складываться в сложные формы, чтобы выполнять свои функции, похожие на тысячи наборов индивидуально подобранных замков и ключей. Но за последние два десятилетия ученые начали понимать, что другие белки, в том числе те, которые участвуют во многих важных клеточных функциях, остаются полностью или частично развернутыми в течение части их жизни.
Из этого осознания возникла дискуссия: как такие белки проводят свое время, плавая в клетке. Поскольку они не свернуты в свои точные формы, сжимаются ли они в шары или остаются расправленными, как веревка? Разные методы дали разные результаты. Рассеяние с помощью рентгеновских лучей показало, что они оставались расширенными, но флуоресцентные методы наблюдали противоположное поведение. Ответ на этот вопрос повлияет на то, как мы представляем движение белка по его жизненному пути, что важно для понимания того, как белки складываются, что идет не так во время расстройств и болезней и как моделировать их поведение.
Команда исследователей Чикагского университета и Нотр-Дама использовала симуляции и рентгеновские лучи, чтобы решить этот вопрос. Результаты, опубликованные 13 октября в журнале Science, заключаются в том, что эти белки остаются развернутыми и расширяются, когда они свободно плавают в цитоплазме клетки.
«Что нам нужно определить, так это то, насколько они «липкие», - сказал соавтор профессор Тобин Сосник, заведующий кафедрой биохимии и молекулярной биологии, директор Высшей программы биофизических наук и член как Вычислительный институт, так и Институт молекулярной инженерии.«Для выживания вы хотите, чтобы белок «прилипал» только в правильной конформации и с правильными другими частями или партнерами в нужное время». Эта липкость определяется химией и физикой белка.
Команда Сосника придумала способ анализа одного рентгеновского измерения для определения липкости, обнаружив, что белки, как правило, гораздо менее липкие, чем ожидалось. Их химия устроена так, что они предпочитают взаимодействовать с водой, а не с собой или другими белками.
«Результаты очень четкие, но противоречат текущему консенсусу», - сказал Сосник. «Возможно, что белки могут избежать нежелательных взаимодействий, расширяясь». Это снижает вероятность того, что они случайно прилипнут к другим белкам, что вызовет дисфункцию или заболевание.