Исследователи определили структуру белка циркадных часов

Исследователи из Корнеллского университета впервые определили трёхмерную кристаллическую структуру ключевого белка циркадных (биологических) часов у плодовых мушек (Drosophila). Этот белок, криптохром (dCRY), играет центральную роль в работе циркадных ритмов, которые есть у большинства высших организмов — от цианобактерий и растений до животных и человека.

Исследование опубликовано 13 ноября в журнале Nature.

Роль белка в "часах"

Циркадные часы получают сигналы от дневного света и позволяют организмам синхронизировать свой метаболизм с 24-часовым циклом. У дрозофилы основной механизм часов включает четыре типа белков. Два "негативных" белка подавляют два "позитивных". Криптохром (dCRY), активируясь на свету, связывается с негативными белками и запускает их деградацию. Это сбрасывает биологические часы и позволяет позитивным белкам функционировать.

Ключевое открытие

С помощью рентгеновской кристаллографии учёные выяснили, как работает dCRY. Они обнаружили, что когда небольшая молекула флавин, связанная с белком, поглощает свет, она заставляет "руку" белка — C-концевой домен — изменить форму. Это позволяет dCRY связываться с негативными белками. Ранее было показано, что удаление C-конца лишает белок и циркадные ритмы функции.

Эволюционная связь и другие функции

Структура dCRY оказалась удивительно похожей на структуру ферментов фотолиаз, которые используют свет для ремонта повреждений ДНК от ультрафиолетового излучения. C-концевой домен dCRY занимает ту же самую "карманную" область на молекуле, к которой у фотолиаз присоединяется повреждённая ДНК для начала починки.

Также dCRY предположительно вовлечён в магниточувствительность — способность организмов ощущать магнитные поля, включая поле Земли. Новые данные о структуре белка дают основу для изучения этого механизма.

Нарушения циркадных ритмов у человека могут вызывать смену часовых поясов (джетлаг) и усталость, а хронические сбои ассоциированы с некоторыми психическими заболеваниями и раком. Понимание структуры dCRY — это отправная точка для разработки методов лечения таких состояний.