Развернутые белки сжимаются при нагреве и в условиях молекулярной толчеи

Белки выполняют множество функций в организме: как ферменты, мышечные белки, антитела или рецепторы гормонов. Ранее считалось, что для этого все белки должны иметь четкую трехмерную структуру (сворачиваться). Однако оказалось, что многие важные белки существуют в виде развернутых клубков. Ученые исследуют, как такие неупорядоченные белки могут выполнять сложные функции.

Исследовательская группа Бена Шулера из Института биохимии Университета Цюриха установила, что повышение температуры приводит к коллапсу (сжатию) развернутых белков. Аналогичный эффект вызывает молекулярная толчея — переполненная среда внутри клеток, где множество биомолекул находятся в тесном пространстве.

Понимание этих процессов важно, поскольку такие белки взаимодействуют с другими молекулами в организме. "Они играют важную роль во многих процессах, например, в развитии рака", — комментирует координатор исследования Бен Шулер.

Измерения с помощью "молекулярной линейки"

Для исследований используется одномолекулярная спектроскопия. Маленькие цветовые метки в белке позволяют наблюдать изменения с точностью более одной миллионной миллиметра. Эта "молекулярная линейка" измеряет, как молекулярные силы влияют на структуру белка.

"Тот факт, что развернутые белки сжимаются при более высоких температурах, указывает на важную роль клеточной воды в пространственной организации молекул", — отмечает Шулер.

Коррекция результатов экспериментов в пробирке

Шулер подчеркивает важность изучения белков не только в пробирке, но и в организме, где существует эффект молекулярной толчеи. В смоделированных условиях "толчеи" неупорядоченные белки также сжимаются.

Эти результаты означают, что многие эксперименты, возможно, придется пересмотреть, поскольку пространственная организация молекул в организме может значительно отличаться от таковой в пробирке.

Исследователи разработали теоретический аналитический метод для прогнозирования эффектов молекулярной толчеи. Следующим шагом станет применение этих выводов к измерениям непосредственно в живых клетках.