Механизм контроля качества белков обнаружен у бактерий

Как менеджеры по контролю качества на фабриках, бактерии обладают встроенным механизмом, который отслеживает форму и качество белков, пытающихся пройти через их цитоплазматические мембраны. Это показали исследователи из Корнеллского университета.

Этот механизм контроля качества обнаружен в системе твин-аргининового пути транслокации (TAT) — пути экспорта белков у растений, бактерий и архей (одноклеточных микроорганизмов). Понимание работы TAT-пути может пролить свет на то, как бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам.

Открытие стало вехой в более чем 10-летнем исследовании TAT-пути под руководством Мэтью ДеЛизы, доцента химической и биомолекулярной инженерии. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences 30 июля.

"Наша первая статья по этой теме [PNAS, 13 мая 2003 г.] предполагала, что, учитывая факт, что через эту систему могут проходить только свернутые белки, возможно, механизм контроля качества встроен в саму машинерию. Эта идея оказалась спорной, но наша последняя работа, как мы считаем, вновь открывает такую возможность", — сказал ДеЛиза.

TAT-путь уникален тем, что, в отличие от других подобных процессов, белковый груз проходит через клеточную мембрану в плотно свернутой форме, а не в виде длинных цепей. Путь позволяет проходить правильно свернутым белкам, в то время как плохо свернутые или поврежденные не пропускаются.

ДеЛиза и его коллеги использовали генетический отбор, чтобы связать генетические мутации с выживанием клетки, несущей эту мутацию. С помощью этого метода они выделили супрессорную мутацию в TAT-системе, которая позволяла бактериям выживать, экспортируя неправильно свернутые белки — то, что нормальные бактерии в природе не делают.

Результаты команды предоставляют первые прямые доказательства участия TAT-машинерии в регуляции экспорта белков. Исследователи предполагают, что TAT-система содержит компонент, который "ощущает", правильно ли свернут белок, и различает свернутые и развернутые белки, позволяя экспортироваться только хорошо свернутым.

Это новое понимание того, как TAT-путь регулирует качество белков, дополняет научную основу технологии ProCode — проприетарной технологии разработки антител биотехнологической компании Vybion (Итака). Исследования ДеЛизы легли в основу нескольких изобретений, лицензированных Vybion, которая использует технологию для создания новых антител, в частности, против таких болезней, как болезнь Альцгеймера.

Исследование было поддержано Национальными институтами здоровья (NIH) и Национальным научным фондом (NSF).