Белок-палач застигнут врасплох: новая техника «стоп-кадра» раскрывает механизм клеточной смерти
Новая молекулярная техника «стоп-кадра» позволила исследователям из WEHI увидеть ключевые этапы того, как белок MLKL убивает клетки.
Маленькие белки под названием «монободи» использовались для «заморозки» MLKL на разных стадиях его перехода из спящего состояния в активированное. Этот процесс лежит в основе воспалительной формы гибели клеток — некроптоза. Команда смогла картировать, как меняется трёхмерная структура MLKL, выявив потенциальные сайты-мишени для лекарств. Это возможный новый подход к блокированию некроптоза для лечения воспалительных заболеваний.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, возглавили адъюнкт-профессор Джеймс Мёрфи и аспиранты Сара Гарниш и Яньсян Мэн в сотрудничестве с доцентом Акико Коиде и профессором Сёхэем Коиде из Нью-Йоркского университета (США).
Ключевые этапы некроптоза
MLKL — ключевой белок-«исполнитель» в некроптозе, который убивает клетки, создавая невосстановимые отверстия в их внешней мембране. Это позволяет содержимому клетки вытекать и запускает воспаление, предупреждая соседние клетки об угрозе, например, инфекции.
Сара Гарниш пояснила, что MLKL активируется в белковом комплексе под названием «некросома», который реагирует на внешние сигналы.
«Хотя мы знаем, какие белки активируют MLKL и что это включает фосфорилирование белка, никто не мог наблюдать детали того, как это меняет MLKL на структурном уровне. Это происходит так быстро, что это, по сути, "молекулярное размытие"».
Новая технология — монободи, разработанная командой профессора Коиде, стала ключом к раскрытию изменений MLKL.
Яньсян Мэн отметил, что монободи, специфично связывающиеся с разными «формами» MLKL, использовались для их захвата внутри клеток.
«Эти монободи не давали MLKL выходить из этих форм — так мы смогли "заморозить" MLKL в его различных конформациях. Затем мы использовали структурную биологию, чтобы создать трёхмерные карты этих форм для сравнения. Это показало, что MLKL проходит через чёткие изменения формы при переходе от активации к разрыву клеточной мембраны».
Важный шаг
Адъюнкт-профессор Джеймс Мёрфи заявил, что полученные структуры впервые предоставили формальные доказательства того, как MLKL меняет свою форму после активации.
«До сих пор мы только предполагали, что это происходит, но лишь с помощью монободи мы смогли фактически доказать, что существуют отдельные этапы активации MLKL. Некроптоз вносит важный вклад в воспалительные состояния, такие как воспалительное заболевание кишечника. MLKL вызывает огромный интерес как ключевой регулятор некроптоза и как потенциальная мишень для лекарств, блокирующих его, — возможная новая противовоспалительная терапия».
Исследование было поддержано Национальным советом по здравоохранению и медицинским исследованиям и Департаментом образования, профессиональной подготовки и занятости правительства Австралии, стипендией Melbourne Research Scholarship, стипендией Венди Доуэтт, премией АИЯИЭ для аспирантов, Австралийским фондом исследований рака, Национальными институтами здоровья США и правительством штата Виктория.
Пучковые линии MX Австралийского синхротрона стали критически важной инфраструктурой для проекта.