Исследование того, как белки образуют пары внутри клеток

Белок ENAH (также известный как Mena) играет ключевую роль в движении клеток, что может быть использовано раковыми клетками для метастазирования. Учёные исследуют, как белки распознают своих специфичных партнёров для взаимодействия, чтобы понять эти процессы и создать потенциальные лекарства.

Ключ к взаимодействию — короткие линейные мотивы (SLiMs)

  • SLiMs — это короткие участки из 4–6 аминокислот в составе белков, которые опосредуют белок-белковые взаимодействия.
  • Исторически было сложно изучать, как SLiMs избирательно связываются с определёнными партнёрами.

Новый метод скрининга MassTitr

Группа под руководством Терезы Хван разработала метод скрининга MassTitr, который позволяет тестировать сотни тысяч потенциальных SLiMs и изучать взаимодействия с широким диапазоном силы связывания (аффинности).

  • Метод использовали для скрининга участков из 36 аминокислот человеческого протеома на предмет связывания с белком ENAH.
  • Было идентифицировано 33 белка, содержащих SLiMs, которые связываются с ENAH, 19 из которых — потенциально новые партнёры.
  • Обнаружены три различных паттерна аминокислот, фланкирующих центральную последовательность SLiM, которые усиливают связывание с ENAH.
  • Один из таких «расширенных» SLiMs в белке PCARE продемонстрировал рекордно высокую аффинность связывания с ENAH.

Механизм избирательности и дизайн синтетического белка

  • С помощью компьютерной программы dTERMen и рентгеновской кристаллографии учёные выяснили, что фланкирующие аминокислоты PCARE заставляют ENAH слегка менять форму при связывании, что обеспечивает высокую аффинность.
  • Почти идентичные сёстры ENAH — белки VASP и EVL — не могут претерпеть такое структурное изменение, поэтому связываются с PCARE слабее.
  • Вдохновившись этим взаимодействием, Хван спроектировала собственный синтетический белок, который связывается с ENAH с беспрецедентной аффинностью и специфичностью.

Значение работы

  • Исследования, опубликованные в eLife, показывают, что контекст (фланкирующие последовательности) имеет значение для аффинности и специфичности связывания SLiMs.
  • Работа закладывает основу для дизайна синтетических молекул, способных модулировать белок-белковые взаимодействия для исследований или терапии (например, создания ингибиторов ENAH).
  • Как отмечает Тереза Хван: «Мы должны больше ценить SLiMs» — даже короткие, простые участки белков могут играть сложные роли в клетке.