Структура белка: Взгляд в транспортную пору

Богатые липидами мембраны клеток в основном непроницаемы для белков, но эволюция предоставила путь — в виде трансмембранных туннелей. Новое исследование с беспрецедентной детализацией показывает, что происходит, когда белки проходят через такую пору.

Почти треть всех синтезируемых в клетках белков должна пройти через мембраны или встроиться в них. Для этого биологические мембраны содержат белок-проводящие каналы — молекулярные поры.

Доцент Роланд Бекманн из Ген-центра Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене отмечает, что структурные исследования уже давали представление о механизмах, но убедительных доказательств не хватало.

Визуализация ключевого перехода

Бекманн и его коллеги впервые смогли изолировать переходные формы активного канала и определить их трёхмерную структуру с помощью криоэлектронной микроскопии с разрешением менее 1 нанометра.

Исследователям даже удалось получить "снимок" комплекса в момент, когда белок покидает канал для встраивания в клеточную мембрану.

Ключевые открытия:

• В канале действительно существует "боковая дверь", которая открывается, позволяя белку диффундировать в мембрану.
• При открытии боковых ворот и выходе белка "пробка" смещается в центральное сужение, блокируя доступ наружу и предотвращая диффузию ионов через пустой канал.
• Белки, предназначенные для прохода через мембрану, делают это без значительного смещения пробки. Вместо этого соседняя белковая цепь слегка смещается наружу, расширяя сужение.

Цели на будущее:

• Достичь разрешения менее 0.4 нм, чтобы детально рассмотреть взаимодействия и понять динамические изменения структуры канала.
• Визуализировать другие мембранные белковые комплексы (например, зрительные пигменты) и проанализировать, как одна аминокислотная цепь может функционировать как динамически активный мембранный рецептор.