Исследование ставит под сомнение концепцию «универсального механизма» работы белков-шаперонов

Белки теплового шока (HSPs) действуют как шапероны в клеточном ответе на стресс, помогая правильному сворачиванию и разворачиванию других белков.

Изучение их работы может пролить свет на механизмы таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера. Будучи фундаментальными для выживания клеток у всех организмов — от простых, как E. coli, до сложных, как человек, — HSPs (это лишь один тип шаперонов) помогают понять клеточную биологию в условиях стресса.

Этим занимается Димитра Апостолиду, аспирант кафедры машиностроения и материаловедения Университета Дьюка.

HSPs были открыты из-за их повышенной концентрации в клетках, подвергшихся воздействию высоких температур. Это открытие подчеркнуло роль температуры как критического фактора стресса, аналогичного лихорадке у человека. Однако, как отмечает Апостолиду, HSPs реагируют не только на тепловой стресс, но и на множество других факторов, что демонстрирует их ключевую роль в клеточной защите.

Научное сообщество выделяет пять основных классов HSPs, причем особенно важным считается семейство HSP70. У человека существует до 17 вариантов этого белка, в то время как у E. coli есть лишь один вариант, известный как DnaK.

Эти белки выполняют различные функции, включая помощь другим белкам в сохранении структуры и функциональности в стрессовых условиях. Апостолиду подчеркивает, что нарушение работы HSPs может привести к таким заболеваниям, как болезни Альцгеймера, Паркинсона и катаракта, из-за агрегации белков.

Расширяя спектр субстратов (инженерных версий белка) в исследованиях, работа Апостолиду направлена на углубление понимания сложных белков, подобных HSPs, и ставит под сомнение преобладающую идею «универсального механизма» их работы.

«Я не хочу, чтобы это звучало так, будто мы решили проблему, но мы должны попытаться понять, как эти системы работают с различными белками», — сказала она.

Её недавняя работа, опубликованная в Protein Science, предполагает, что не все белки требуют одних и тех же шаперонов для правильной работы. Хотя шапероны на них воздействуют, важно также учитывать, как белки реагируют и в каком состоянии находятся. Эта высокодинамичная взаимосвязь может иметь далеко идущие последствия для понимания клеточной механики и патологии болезней.