Механизм работы белка-"заколки" получил объяснение
Исследование под руководством группы Тайхманн из кампуса Wellcome Genome Campus выявило фундаментальный механизм контроля функции белков. Открытие, опубликованное в журнале Science, имеет широкие последствия для биотехнологии и медицины.
Форма белка определяет его функцию, например, способность взаимодействовать с другим белком или лекарством. Но форма белка непостоянна — она может меняться в ответ на различные условия.
Команда изучила семейство бактериальных РНК-связывающих белков, контролирующих основной процесс метаболизма у двух типов бактерий: термофильных (живущих при высоких температурах) и мезофильных (предпочитающих холод). Целью было определить, как белок меняет конформацию от активной (способной связывать РНК) к неактивной в двух разных средах.
«Процесс контролируется мутациями, но эти мутации находятся не в очевидном месте, где происходит связывание, — объясняет Сара Тайхманн. — Они фактически работают на расстоянии, косвенно меняя форму этих сайтов. Мы хотели понять, как это работает на атомном уровне».
Изначально вычислительное исследование было дополнено экспериментами в области биофизики и интегративной структурной биологии.
«Любой стабильный белок имеет множество ограничений на пути мутаций, — говорит ведущий автор Тина Перица. — Чтобы найти, где белок может обеспечить необходимую гибкость, мы проследили его эволюционные шаги на миллионы лет в прошлое».
«Если вы знаете, как эволюционировал вид бактерий, вы можете реконструировать белки, которые у него могли быть в прошлом, — говорит Ясуши Кондо из MRC Laboratory of Molecular Biology. — Мы создали несколько таких белков и использовали рентгеновскую кристаллографию для определения их структур. Это позволило увидеть детали, которые мы никогда бы не увидели, изучая только белки современных бактерий».
«Моделирование упругой сети помогло увидеть динамику перехода белка из одной конфигурации в другую, — отмечает Натали Рейтерс из Университета Бергена. — Оно также показывает, что эти флуктуации одинаковы для естественных мутаций, аллостерических лигандов, связывания малых молекул или искусственных мутаций».
«Эти белки — очень хороший пример фундаментального биофизического явления, которое, как мы думаем, может происходить во многих белках, независимо от организма, — заключает Сара Тайхманн. — Мы уверены, что наши выводы помогут будущим исследованиям по управлению белками, что имеет потенциальное применение во всех науках о жизни».