Новый метод для изучения динамики белков и регуляции клеточных процессов
Клеточные процессы регулируются за счёт баланса между активными и неактивными формами белков. Предпочтительная конформация белка часто зависит от связывания с другой молекулой (эффектором), что означает, что один и тот же белок может выполнять разные функции в зависимости от эффектора. На молекулярном уровне функции белков проявляются через их динамику, что критически важно для всех клеточных процессов — от деления клетки до обеспечения энергией.
Исследователи под руководством доктора Модесто Ороско из лаборатории молекулярного моделирования и биоинформатики IRB Barcelona разработали новый вычислительный метод, позволяющий обнаруживать и количественно оценивать функциональные формы белков. Работа сосредоточена на белках, регулируемых аллостерически, то есть когда изменение их формы происходит в области, удалённой от сайта связывания эффектора.
С помощью этого метода учёные изучили регуляцию фермента аденyлатциклазы (AC), ключевого для контроля множества клеточных процессов, включая эффекты гормонов и энергетический метаболизм. Работа выявила удивительно простую ON/OFF-регуляцию функциональной динамики AC.
«Наш подход можно использовать для лучшего понимания регуляции практически любого клеточного пути под аллостерическим контролем (а это большинство из них), и он имеет далеко идущие последствия для фармацевтических и биотехнологических применений», — объясняет доктор Ороско.
Основа на предыдущей работе по коэволюционной информации
Новый подход основан на предыдущей работе лаборатории, посвящённой коэволюционной информации. Множественное выравнивание последовательностей позволяет отследить эволюционную историю белка и выявить коэволюционирующие аминокислотные позиции. Эта информация затем используется для поиска нативных и альтернативных структур белка.
«Наша работа использует коэволюционную информацию, чтобы снизить сложность всех возможных форм в белково-белковых взаимодействиях, уменьшая шум и фокусируясь лишь на нескольких функциональных формах, которые мы можем количественно оценить», — говорит доктор Франческо Колицци, первый автор исследования.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.