Учёные раскрыли динамическую структуру белков FLVCR и их функцию в транспорте питательных веществ
Известно, что нарушения в работе белков FLVCR1 и FLVCR2 приводят к редким наследственным заболеваниям у человека, вызывающим моторные, сенсорные и неврологические расстройства. Однако биохимические механизмы этого и физиологические функции белков FLVCR до сих пор оставались неясными.
Междисциплинарная команда исследователей из Франкфурта-на-Майне, Сингапура и США расшифровала трёхмерные структуры белков FLVCR и их клеточные функции. Учёные показали, что белки транспортируют клеточные строительные блоки — холин и этаноламин. Эти выводы вносят значительный вклад в понимание патогенеза редких заболеваний и разработку новых методов терапии.
Около 6%–8% населения мира страдает от редких заболеваний. Это около 500 миллионов человек, хотя каждое из более чем 7000 различных заболеваний поражает примерно 1 из 2000 человек.
Изучение структуры и функции белков для понимания болезней и разработки терапии
Международная команда исследователей под руководством Шары Сафариан изучила структуру и клеточную функцию двух белков, FLVCR1 и FLVCR2, которые играют причинную роль в ряде редких наследственных заболеваний. Результаты опубликованы в Nature.
Нарушения работы FLVCR1 и FLVCR2 из-за генных мутаций вызывают редкие заболевания, некоторые из которых приводят к тяжёлым зрительным, двигательным и сенсорным расстройствам.
«Чтобы понять развитие таких заболеваний и разработать терапию, нам необходимо знать, как эти белки устроены на молекулярном уровне и какие функции они выполняют в здоровых клетках», — говорит Шара Сафариан.
FLVCR1 и FLVCR2 транспортируют холин и этаноламин
Учёные обнаружили, что FLVCR1 и FLVCR2 транспортируют молекулы холина и этаноламина через мембраны наших клеток.
«Холин и этаноламин необходимы для важных функций организма. Они поддерживают рост, регенерацию и стабильность наших клеток, например, в мышцах, внутренних органах и мозге», — объясняет Сафариан.
Кроме того, холин участвует в метаболизме жиров и детоксикации печенью. Он также необходим для производства нейромедиатора ацетилхолина, который критически важен для нервной системы.
Методы исследования
Исследователи использовали микроскопические, биохимические и компьютерные методы для изучения белков FLVCR. Белки были шоково-заморожены и исследованы под электронным микроскопом. Множество отдельных изображений были обработаны и объединены вычислительными методами для получения высокоразрешающих 3D-структур белков.
Таким образом удалось расшифровать структуры FLVCR1 и FLVCR2 и увидеть, как они меняются в присутствии этаноламина и холина. Компьютерное моделирование подтвердило и визуализировало, как белки FLVCR взаимодействуют с этаноламином и холином и динамически меняют свою структуру для обеспечения транспорта питательных веществ.
«Наши открытия прокладывают путь к пониманию развития и прогрессирования редких заболеваний, связанных с белками FLVCR. В будущем пациенты смогут получить пользу от новых методов терапии, восстанавливающих качество их жизни», — резюмирует Сафариан.