Расшифрован механизм самоингибирования аденилатциклазы — ключевого фермента клеточной сигнализации
Исследователи из Института Пауля Шеррера (PSI, Швейцария) определили структуру одного из типов аденилатциклазы — мембранного белка, играющего ключевую роль в передаче сигналов внутрь клетки. Это наиболее детальное на сегодняшний день изображение данного белка.
Контекст: Сигнальный путь через мембрану
Клеточные мембраны защищают содержимое клетки, но также являются барьером для информации. Важный сигнальный путь у млекопитающих включает:
- Рецептор на мембране, активируемый внешним сигналом.
- G-белок, который связывается с активированным рецептором.
- Аденилатциклазу (эффекторный белок). Она активируется субъединицей G-белка и производит вторичный мессенджер — циклический АМФ (цАМФ).
цАМФ запускает различные реакции внутри клетки. Например, в клетках сердца он увеличивает проницаемость мембраны для кальция, что приводит к учащению сердцебиения.
Ключевое открытие: Самоконтроль фермента
Используя криоэлектронную микроскопию (cryo-EM), учёные определили структуру аденилатциклазы, связанной с альфа-субъединицей G-белка.
Главный вывод: белок способен к самоингибированию. Одна из его частей блокирует активный сайт фермента, предотвращая избыточное производство цАМФ.
"Удивительно, но... мы обнаружили, что белок, по-видимому, способен ингибировать сам себя", — говорит Володимир Коркхов, руководитель исследования.
Значение для медицины
Концентрация цАМФ в клетках играет важную роль в развитии сердечно-сосудистых заболеваний, некоторых опухолей и диабета 2-го типа. Новые данные о структуре аденилатциклазы открывают путь для поиска лекарств, которые могли бы целенаправленно ингибировать или активировать этот фермент в зависимости от заболевания.
Методология
Исследование проведено методом крио-ЭМ при температурах ниже -150 °C. Разрешение, достигнутое учёными PSI, составило 3.4 ангстрема (Å). Для сравнения: радиус изолированных атомов — от 0.3 до 3 Å.
Результаты работы опубликованы в научном журнале Science.