Структура защитного белка хрусталика глаза раскрыта

Хрусталик человеческого глаза состоит из высококонцентрированной смеси нескольких белков. Защитные белки предотвращают агрегацию и слипание этих белков. Если эта защитная функция нарушается, хрусталик мутнеет, и у пациента развивается катаракта.

Двум исследовательским группам на кафедре химии Технического университета Мюнхена (TUM, Германия) удалось объяснить молекулярную архитектуру такого защитного белка. Их выводы, опубликованные в онлайн-раннем выпуске PNAS, проливают новый свет на работу этих белков и могут помочь в разработке новых методов лечения.

Клетки содержат множество белковых комплексов, выполняющих жизненно важные задачи. Функции этих "молекулярных машин" в значительной степени зависят от их трёхмерной структуры. Белки представляют собой длинные цепи аминокислот. Так называемые шапероны помогают им принять нужную трёхмерную форму после синтеза. Если этот процесс сворачивания нарушается, белковая цепь превращается в бесполезный клубок.

Малые белки теплового шока (sHsps) — особенно важная группа шаперонов. Они предотвращают слипание белков в условиях стресса. αB-кристаллин и родственный sHsp αA-кристаллин — основные представители sHsps, обнаруженные у человека. В то время как αA-кристаллин в основном встречается в хрусталике глаза, αB-кристаллин также очень распространён в мозге, сердце и мышечной ткани. В хрусталике они противодействуют таким заболеваниям, как катаракта. Нарушения работы αB-кристаллина в тканевых клетках могут привести к раку и неврологическим дефектам, включая болезнь Альцгеймера.

Многие исследовательские группы сосредоточили свою работу на α-кристаллинах из-за их медицинской значимости. Несмотря на интенсивные усилия, до сих пор ни одной из них не удалось определить молекулярную архитектуру этих белков. Однако биохимикам TUM удалось получить рекомбинантные αA-кристаллины и αB-кристаллины в бактериях и получить однородные, чётко структурированные комплексы. Детальный структурный анализ этих белков был проведён совместно с Центром электронной микроскопии химического факультета. Исследовательским группам впервые удалось показать, что, вопреки предыдущим предположениям, αB-кристаллин образует определённую глобулярную структуру, состоящую из 24 субъединиц, напоминающую перфорированный футбольный мяч.

Благодаря идентификации трёхмерной структуры αB-кристаллина, которая в настоящее время уточняется, была заложена основа для сравнения здоровых и болезнетворных мутантов и, на этой основе, для выяснения механизма их действия. Учёные надеются, что это приведёт к открытию новых методов лечения.

Источник: Technische Universitaet Muenchen
Публикация: "The eye lens chaperone α-crystallin forms defined globular assemblies," Jirka Peschek et al., PNAS, Early Edition, 27 июля 2009, DOI: 10.1073/pnas.0902651106