Структура ключевого белка Sac1 впервые определена учёными Корнелла

Впервые исследователям — всем учёным из Корнеллского университета — удалось охарактеризовать структуру белка, принадлежащего к семейству ферментов Sac, которые критически важны для правильного функционирования всех форм жизни, от дрожжей до человека.

Эти ферменты участвуют в клеточной сигнализации и мембранном транспорте. Удаление гена, экспрессирующего ферменты Sac у животных, приводит к их гибели. Мутации родственных генов у человека связаны с развитием рака и наследственных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Шарко-Мари-Тута типа 4J (CMT4J) и боковой амиотрофический склероз (болезнь Лу Герига).

Исследователи из Института клеточной и молекулярной биологии Вейлла при Корнелле, сообщая об этом онлайн в Journal of the European Molecular Biology Organization, впервые охарактеризовали кристаллическую структуру белка Sac1 в дрожжах. Дрожжи служат модельным организмом для всех клеток; большинство из 6000 генов дрожжей также присутствуют у человека. Белок Sac1 в дрожжах является предшественником родственных белков Sac, встречающихся также у растений и животных.

Понимание структуры белка Sac1 открывает путь для экспериментов, которые могут раскрыть, как эти фундаментальные ферменты взаимодействуют с клеточными мембранами для обеспечения жизненно важных клеточных процессов. Это также может привести к созданию лекарств, нацеленных на связанные заболевания.

«Этот фермент был впервые открыт в 1989 году, но до сих пор никто не видел атомную структуру этого белка», — сказал Юйсин Мао, доцент молекулярной биологии и генетики, старший автор статьи. Эндрю Мэнфорд, аспирант в лаборатории Скотта Эмра, директора Института Вейлла, является ведущим автором. «Другие пытались, но это первый случай», когда структура белка была раскрыта, отметил Мао.

Подобно переключателю «включено/выключено», пути, сигнализирующие клеткам о делении, миграции или транспорте материалов, часто активируются присоединением фосфатной группы к белкам или липидам (процесс фосфорилирования) и аналогично деактивируются её удалением. Класс ферментов, называемых фосфатазами, опосредует удаление фосфатов, а изученное семейство ферментов Sac — это липидные фосфатазы. Такие заболевания, как CMT4J и болезнь Лу Герига, возникают, когда фосфатазы семейства Sac перестают функционировать должным образом, что приводит к накоплению группы фосфорилированных липидов.

Мао и коллеги определили структуру, вырастив кристаллы белка Sac, что позволило исследователям увидеть атомную структуру белка с помощью рентгеноструктурного анализа. Лаборатория Мао использовала корнеллский синхротрон для решения кристаллической структуры белка Sac1 с атомным разрешением менее 2 ангстрем (две десятимиллионных миллиметра).

«Это открывает путь биохимическим исследованиям того, как функционируют эти ферменты — это прорыв в этом направлении исследований», — сказал Мао. «И это помогает нашим исследованиям других членов семейства Sac».