Ученые определили взаимодействия, стабилизирующие белок, связанный с нейродегенерацией

Большинство хорошо изученных белков в нашем организме имеют твердую, четко определенную структуру. Однако многие другие важные белки способны менять фазу, как вода, переходящая из жидкости в лед.

Один из таких белков — FUS (FUsed in Sarcoma). В здоровых клетках FUS переключается между диффузным состоянием и конденсацией в жидкие капли для производства и доставки "чертежей" белков. Однако у FUS также есть "твердая" агрегатная фаза, которую обнаруживают у некоторых пациентов с тяжелыми формами бокового амиотрофического склероза (БАС) и лобно-височной деменции.

Исследовательская группа под руководством Николаса Фаузи из Университета Брауна использовала комбинацию методов, чтобы определить атомные взаимодействия, стабилизирующие жидкую конденсированную фазу FUS.

"Нам нужно понять атомные детали этих взаимодействий, чтобы знать, какие методы лечения важны для БАС и других болезней", — сказал Фаузи. — "Сначала мы должны узнать структурные различия между нормальной и болезненной формой".

Результаты были опубликованы 1 июля в журнале Nature Structural and Molecular Biology.

Используя комбинацию ядерного магнитного резонанса (ЯМР), рамановской спектроскопии и компьютерного моделирования, команда обнаружила, что взаимодействия в конденсированных жидких каплях FUS разнообразны и динамичны. Белок не образует традиционных структурных элементов. Однако множество атомных взаимодействий — включая те, что формируются определенными аминокислотами, глутамином и тирозином — поддерживают конденсированную, но неупорядоченную природу FUS.

Знание этих молекулярных взаимодействий — которые отличаются от взаимодействий в агрегатной фазе, связанной с нейродегенерацией — в будущем может помочь в разработке терапий, препятствующих болезненной агрегации или поддерживающих нормальные взаимодействия в конденсированной фазе.

Кроме того, комбинация методов, использованная командой Фаузи, может быть применена другими учеными для изучения внутренне неупорядоченных белков, которые также образуют жидкие или твердые конденсированные формы. Это относится к болезням Хантингтона, Паркинсона, прионным заболеваниям и диабету II типа, помимо БАС.

"Мы провели эти эксперименты ЯМР новым способом, который позволил нам явно увидеть, какие атомы в одном белке взаимодействуют с атомами в другом белке FUS", — отметил Фаузи.

Фаузи планирует продолжить изучение FUS, в том числе всего белка, а не только его неупорядоченной области, как в данной работе. Он также намерен применить эту комбинацию методов для изучения молекулярных взаимодействий других связанных с нейродегенерацией неупорядоченных белков, таких как hnRNPA2 и TDP-43.