Ученые разработали новый метод для выявления неизвестных функций белков

В клеточной среде тысячи белков взаимодействуют друг с другом. Несмотря на эту суматоху, каждый белок избирательно связывается только с нужными партнерами благодаря специфическим контактным участкам на своей поверхности. Эти участки остаются гораздо более загадочными, чем можно было бы ожидать после десятилетий исследований структуры и функций белков.

Ученые из Института Солка разработали новый метод для определения того, какие именно поверхностные контакты белков критически важны для клеточных взаимодействий. Этот подход показывает, что даже у хорошо изученных белков можно обнаружить новые важные функции. Метод имеет серьезные последствия для разработки терапевтических препаратов, которая сильно зависит от физического взаимодействия лекарств с их клеточными мишенями. Статья была опубликована в онлайн-версии журнала Genetics в конце ноября и готовится к печати в январском выпуске.

Новый метод и его применение

Аминокислоты — это строительные блоки белков. Их специфическая линейная последовательность определяет идентичность белка, а их скопления на поверхности служат контактами, регулирующими взаимодействие белка с другими белками и молекулами. Лаборатория Вики Лундблад подозревала, что, несмотря на десятилетия работы, масштабы этого регуляторного ландшафта на поверхности белков в основном оставались неисследованными.

Команда обратилась к белку Est1, который Лундблад обнаружила в дрожжах еще в 1989 году. Est1 является субъединицей фермента теломеразы, который предотвращает чрезмерное укорочение защитных колпачков на концах хромосом — теломер. Будучи первой открытой субъединицей теломеразы, Est1 интенсивно изучался многими исследовательскими группами.

Суть подхода

Подход команды Солка заключался во внесении небольшого, но специально подобранного набора мутаций в дрожжевые клетки, чтобы избирательно нарушить поверхностные контакты на белке Est1. Затем ученые анализировали клетки, чтобы увидеть эффект различных мутаций. Аномалии, вызванные конкретной мутацией, указывали на роль немодифицированной версии этого участка.

Для этого они использовали генетический трюк: насыщали клетки каждым мутантным белком и искали редкий мутантный белок, способный нарушить функцию клетки. Предыдущие работы показали, что это будет преимущественно нацеливаться именно на поверхность белка.

Результаты

С помощью этого метода команда Лундблад обнаружила четыре новые функции для белка Est1. Нарушение любой из этих функций из-за мутаций в поверхностных аминокислотах Est1 приводило к появлению клеток с критически короткими теломерами. Это указывает на специфические роли данных контактных участков Est1 в комплексе теломеразы.

Перспективы

Метод уже позволил выявить новые функции для набора белков, регулирующих стабильность генома. Команда также подала заявки на гранты для финансирования исследований в области лекарственных мишеней. Методология применима ко многим белкам, что особенно важно для разработки лекарств, поскольку терапевтические препараты часто должны воздействовать на очень специфичное место на поверхности белка.