Гигантский фермент, убирающий в клетках, пойман с поличным
Ученые из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Министерство энергетики США) впервые детально рассмотрели, как гигантский молекулярный комплекс расщепляет ненужные белки в клетках. Эта критически важная «уборка» помогает предотвращать такие заболевания, как рак.
Исследователи выяснили молекулярные изменения, которые претерпевает этот комплекс, активируясь и готовясь разрезать белок. Работа проливает свет на то, как гигантский фермент трипептидил пептидаза II поддерживает порядок в клетках. Она также может помочь в разработке лекарств от ожирения, поскольку родственный фермент в мозге расщепляет гормон, вызывающий чувство сытости.
«Теперь мы лучше понимаем, как работает этот очень важный фермент, что до сих пор не было описано на молекулярном уровне», — говорит ведущий автор исследования Бинг Джап.
Роль фермента: уборщик и мишень для лекарств
- Трипептидил пептидаза II присутствует во всех эукариотических клетках (растений и животных).
- Его главная задача — помогать расщеплять неправильно свернутые или отработавшие свой срок белки.
- Однако родственный фермент в мозге разрушает гормон насыщения. Когда этого гормона не хватает, человек может переедать, что ведет к ожирению.
- Это самый крупный протеаз (фермент, расщепляющий белки) в эукариотических клетках — более чем в 100 раз больше большинства других.
Как изучали: два состояния, две технологии
Чтобы понять, как этот «бегемот» выбирает и расщепляет конкретные белки, ученые зафиксировали его в двух состояниях:
- Неактивное состояние: определили с атомным разрешением с помощью рентгеновской кристаллографии на источнике синхротронного излучения Advanced Light Source.
- Активное состояние (готовое к работе): получили трехмерную карту с помощью криоэлектронной микроскопии.
Совместив эти две структуры, ученые увидели изменения, которые фермент претерпевает при переходе от покоя к активности.
Ключевые открытия
- В камеру для расщепления фермента могут попасть только очень маленькие белки, что объясняет его избирательность.
- Фермент использует «молекулярную линейку», чтобы нарезать белки на фрагменты длиной всего три аминокислотных остатка.
«Эта работа дает ценные ключи к пониманию фундаментальных биологических процессов, и нас ждут новые открытия. Гормон, связанный с ожирением, — лишь одна из многих интересных мишеней этого протеаза», — заключает Бинг Джап.
Исследование опубликовано 1 августа в журнале Nature Structural & Molecular Biology.