Фламандские исследователи впервые экспериментально доказали динамический аллостеризм в регуляции белков

Новый Центр био-ЯМР имени Жана Женера при отделении молекулярных и клеточных взаимодействий VIB в Свободном университете Брюсселя уже помог совершить научный прорыв, опубликованный в ведущем журнале Cell. Благодаря технологии ЯМР можно определять динамическую структуру белков. Учёные использовали её, чтобы выяснить, как регулируется активность определённых белков, участвующих в стрессовой физиологии бактерий. Это первый подобный случай во всех отношениях.

Белки играют ключевую роль в миллиардах процессов в организме. Без детального знания их структуры понимание их функции обычно остаётся неполным. Однако изучение пространственной структуры белков — сложная задача.

ЯМР — перспективная методика для определения структуры белков в растворе. В отличие от рентгеноструктурного анализа, долгое бывшего стандартом, оборудование для ЯМР может предоставлять информацию о динамической структуре. Даже колебания и вращения молекул в атомном масштабе можно визуализировать. Центр био-ЯМР, открывшийся 7 мая 2010 года, уже с помощью своих спектрометров на 600 МГц и 800 МГц помог получить первую статью в топовом журнале.

Регуляция транскрипции генов — механизм, позволяющий клеткам адаптироваться к быстро меняющимся условиям окружающей среды. У прокариот гены обычно сгруппированы в опероны, каждый из которых регулируется как единое целое. Система «токсин-антитоксин» (TA), играющая роль в стрессе, — один из примеров этого процесса.

Абель Гарсия-Пино и его коллеги под руководством Реми Лориса изучают оперон Phd-Doc системы «токсин-антитоксин» бактериофагов P1. До сих пор никому не удавалось объяснить регуляторный механизм этой системы на молекулярном уровне. Эти исследователи VIB первыми продемонстрировали, что когда Doc связывается с внутренне неупорядоченным C-концом Phd, он структурирует ДНК-связывающий домен Phd. Такой процесс коммуникации между двумя белковыми доменами называется аллостерией.

Ещё в 60-х годах аллостерию считали важным механизмом регуляции ферментов, а Монод даже назвал её «второй тайной жизни» (первой — генетический код). Несколько лет назад на основе теоретических моделей была принята концепция аллостерии между внутренне неупорядоченными белковыми доменами, но теперь она впервые экспериментально доказана. Представленный регуляторный механизм новый и, вероятно, применим и к другим генам.

Технология ЯМР — единственная, которая может обнаруживать и количественно оценивать сворачивание и конформационные изменения белков, одновременно предоставляя детальную структурную информацию. Помимо применения в фундаментальной биологии, ЯМР также является перспективной технологией для идентификации терапевтических препаратов.