Структура белка раскрывает, как клетки регулируют свой скелет

Исследователи A*STAR получили новое представление о регуляции структуры клеточного скелета. Работа, в которой была решена структура белка, ускользавшая от ученых 20 лет, должна привести к дальнейшему пониманию многих клеточных процессов и может даже помочь в борьбе с раком.

Внешняя мембрана клетки поддерживается цитоскелетом, построенным из актина — глобулярного белка, который соединяется в цепочки, формирующие волокна скелета. Удлинение и укорочение цепочек актина позволяет быстро изменять цитоскелет, что является важным адаптивным процессом.

«Актин необходим для многочисленных клеточных процессов, включая подвижность клеток, деление клеток, передачу сигналов, образование клеточных контактов и поддержание формы клетки», — объясняет ведущий автор Бо Сюэ из Института молекулярной и клеточной биологии A*STAR. «Кроме того, раковые клетки часто становятся инвазивными, усиливая миграционные сигналы к цитоскелету».

Для быстрых изменений цитоскелета в клетках хранится пул несвязанного актина, но этот пул требует жесткой регуляции, чтобы предотвратить случайное образование цепочек. Два белка, участвующих в этой регуляции, — это тимозин-β4 (Tβ4) и профилин. Структура профилина была известна 20 лет, но все попытки определить структуру Tβ4 с тех пор терпели неудачу. Сюэ и коллеги добились успеха, сконструировав слитый белок из актина и Tβ4, чтобы визуализировать структуру, когда два белка связаны вместе.

Команда увидела две разные структуры Tβ4, каждая из которых по-разному связана с актином. Одна структура скрывала области актина, ответственные за образование цепочек, что объясняет, как Tβ4 блокирует этот процесс. Другая структура позволяла профилину одновременно связываться с актином. В этом комплексе Tβ4 и профилин модулировали силу взаимодействия друг друга с актином.

«В сочетании с биохимическими анализами и моделированием молекулярной динамики такие детали позволяют нам предложить механизм обмена актином между профилином и Tβ4 — двумя главными игроками в поддержании мономерного пула актина», — объясняет Сюэ.

Исследователи предполагают, что два белка могут передавать актин между собой, не позволяя ему свободно перемещаться внутри клетки, предотвращая его случайное добавление к цитоскелету.

«Этот общий механизм регуляции актина применим ко многим клеточным процессам в клетках, содержащих β-тимозины и профилины», — говорит Сюэ, отмечая, что такие открытия могут иметь и более конкретное применение. «Более глубокое понимание регуляции актина позволит исследователям найти более эффективные способы борьбы с раком».