Новое исследование изучает АТФ-синтазу в кислой среде, раскрывая механизм работы фермента
Коллектив ученых под руководством Стути Шармы, доктора философии, доцента кафедры биохимии и клеточной биологии Университета Стоуни-Брук, провел исследование, углубляющее понимание митохондриальной аденозинтрифосфат (АТФ) синтазы. Работа опубликована в журнале Nature Structural & Molecular Biology.
До сих пор структурные исследования АТФ-синтазы, ответственной за более чем 90% производства энергии в живых клетках, проводились только при основном или нейтральном уровне pH.
Митохондрии часто становятся кислыми в клетках, пораженных такими заболеваниями, как рак и ишемия сердца, поскольку эти состояния вызывают дефицит кислорода (гипоксию) в тканях организма. В настоящее время АТФ-синтаза является мишенью для лекарств против различных инфекционных заболеваний, сердечно-сосудистых болезней и рака. Например, бедаквилин (Sirturo) — одобренный FDA препарат, нацеленный на бактериальную АТФ-синтазу, и применяется против туберкулеза. Таким образом, потенциал для расширения спектра препаратов, нацеленных на АТФ-синтазу, может быть реализован при дополнительных исследованиях.
Исследование Шармы изучило АТФ-синтазу в кислом состоянии, чуть ниже нейтрального по шкале pH. Это позволило раскрыть новые детали функционирования фермента.
Было обнаружено четыре конформации, возникающие при воздействии на АТФ-синтазу кислой среды. Три из них представляют собой различные стадии реакционного цикла фермента, причем два уникальных состояния ранее описаны не были. Исследование проливает свет на работу АТФ-синтазы в условиях гипоксии.
«Чтобы понять механизм действия лекарств или разработать препараты, нацеленные на молекулярные машины, важно выяснить основной рабочий механизм этой молекулы, — говорит Шарма. — Наше исследование улучшило понимание рабочего механизма АТФ-синтазы, особенно при низком pH».
Она надеется, что эта работа станет первым шагом к разработке новых методов терапии и лечения многих заболеваний, в которые вовлечена АТФ-синтаза.