Молекулярные телохранители для незрелых мембранных белков

Исследователи из Базельского университета и ETH Zurich выяснили, как шапероны стабилизируют незрелый бактериальный мембранный белок и направляют его правильное сворачивание, защищая от агрегации. Работа опубликована в Nature Structural & Molecular Biology.

Шапероны помогают встраиванию мембранного белка

Многие белки, встраиваемые в наружную мембрану бактерий, например, транспортер FhuA, для достижения цели используют помощь шаперонов. Учёные изучили этот процесс на примере кишечной палочки E. coli.

С помощью структурного анализа и силовой спектроскопии одиночных молекул исследователи показали, как два шаперона стабилизируют незрелый белок и предотвращают его неправильное сворачивание. Процесс оказался чрезвычайно динамичным: под защитой шаперонов FhuA в течение миллисекунды постоянно меняет структуру, исследуя энергетически выгодные конформации. Это позволяет пошагово встраивать и сворачивать отдельные сегменты белка в мембрану. После встраивания последнего сегмента FhuA приобретает зрелую и функциональную бочкообразную структуру. Без защиты белок сворачивался бы неправильно и в итоге агрегировал.

Значение для биологии и медицины

Шапероны играют ключевую роль в правильном сворачивании как растворимых, так и мембранных белков. Поскольку некоторые органеллы в клетках растений и животных имеют бактериальное происхождение, шапероны аналогичным образом защищают их мембранные белки и помогают при встраивании. Новые данные имеют большое значение для понимания болезней, вызванных неправильным сворачиванием белков, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона или муковисцидоз.

Работа впервые показала, как шапероны поддерживают мембранные белки — ключевые мишени фармакологических исследований — в их естественной биологической среде.