Уязвимости туберкулезной палочки раскрыты через изучение ферредоксинов

Международная группа исследователей из Сколтеха, МФТИ, Института биоорганической химии НАН Беларуси и Института биомедицинской химии РАН изучила структуры ферредоксинов из туберкулезной палочки (Mycobacterium tuberculosis) и их комплексов с белками-партнерами. Результаты помогут найти мишени для новых противотуберкулезных препаратов. Исследование опубликовано в Frontiers in Molecular Biosciences.

Роль ферредоксинов

Ферредоксины — небольшие белки, содержащие железо-серный кластер (Fe-S). Они играют ключевую роль в основных метаболических путях, включая перенос электронов. В геноме M. tuberculosis закодировано пять ферредоксинов.

Связь с цитохромами P450

Ученые обратили внимание, что два ферредоксина с кластером 3Fe-4S расположены в геноме рядом с генами цитохромов P450 — белков, которые являются перспективными мишенями для новых лекарств. Такое соседство генов может указывать на функциональную связь, поскольку цитохромам для работы необходимы электроны от белков-партнеров, таких как ферредоксины.

Изучение пары FdxE–CYP143

Исследователи изучили свойства двух ферредоксинов — Fdx и FdxE — и то, как FdxE связывается с цитохромом CYP143.

• Гены FdxE и CYP143 находятся в одном опероне генома M. tuberculosis, что предполагает их совместную работу.
• Метод поверхностного плазмонного резонанса подтвердил высокое сродство этих белков друг к другу.
• Анализ термодинамических параметров показал, что во взаимодействии доминируют электростатические силы и водородные связи.

Кристаллическая структура комплекса

С помощью рентгеноструктурного анализа были получены структуры Fdx, CYP143 и их комплекса FdxE–CYP143.

• Высокоразрешенная структура комплекса показала, как белки взаимодействуют друг с другом.
• Обнаружены многочисленные водородные связи и электростатические контакты, что согласуется с термодинамическими данными.
• Также была определена структура цитохрома отдельно, что позволило выявить элементы белка, изменяющиеся при связывании с ферредоксином.

Подтверждение в растворе

Чтобы подтвердить выводы, сделанные на основе кристаллов, в условиях, близких к нативным, ученые использовали метод малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS). Эксперименты в растворе подтвердили характер взаимодействия между FdxE и CYP143.

Заключение

Как отмечает Валентин Борщевский (МФТИ), работа проясняет ключевые структурные аспекты взаимодействия белков в этих комплексах во время переноса электрона. Детальное изучение этих систем продолжается.