Шаперон для «хранителя генома»
Белок p53 играет ключевую роль в предотвращении рака, запуская контролируемую гибель клетки с поврежденными генами, которая рискует превратиться в раковую. Тепловой шоковый белок Hsp90, в свою очередь, активирует и стабилизирует p53. Ученые из Технического университета Мюнхена (Германия) обнаружили как место взаимодействия двух белков, так и его механизм.
Hsp90 — это шаперон, контролирующий качество и активность многих важных сигнальных белков. Один из его важнейших партнеров — опухолевый супрессор p53, «хранитель генома». При повреждении ДНК p53 останавливает деление клетки, активирует репарацию или запускает клеточную смерть. В более чем половине всех опухолей p53 поврежден или инактивирован.
Hsp90 связывается с p53 и удерживает его в функциональном состоянии до момента связывания с ДНК. Однако детали этого взаимодействия ранее не были ясны.
Группа биохимиков под руководством профессора Хорста Кесслера в сотрудничестве с группой профессора Йоханнеса Бухнера с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) впервые охарактеризовала поверхности взаимодействия между Hsp90 и p53. Оказалось, что p53 связывается с Hsp90 уже в структурированной форме и удерживается в функциональном состоянии до встречи с ДНК. Для этого требуется скоординированное взаимодействие нескольких участков на белке Hsp90.
В методе ЯМР образец белков помещают в сильное магнитное поле и облучают радиоимпульсами. Ядра атомов в белке отвечают характерной частотой, зависящей от их окружения. Изменения этих частот при связывании p53 с Hsp90 позволили определить конкретные сайты взаимодействия.
Новое открытие имеет большое значение для разработки противораковых препаратов. Hsp90 стабилизирует не только интактный p53, но и, что особенно важно, его мутантные версии. Это приводит к негативному эффекту: дефектный p53, поддерживаемый Hsp90, связывается с активным p53 и инактивирует его, способствуя развитию опухоли.
Исследование показало, что p53 связывается не только со средней доменом Hsp90 (как считалось ранее), но и с высоким сродством к участку в C-концевом домене белка. Отрицательно заряженные аминокислоты в обоих сайтах связывания Hsp90 ответственны за стабильность этой связи.
«Эти участки похожи на ДНК, чей фосфатный остов также отрицательно заряжен, — объясняет Кесслер. — Таким образом, Hsp90 имитирует настоящего партнера p53. Комплекс обоих белков удерживается вместе именно так». При этом p53 сохраняет свое исходное состояние, позволяющее ему связываться с ДНК.
«Многие измененные варианты p53 в опухолях менее стабильны, чем интактный p53, и тем более нуждаются в Hsp90, — говорит Франц Хаген, соответствующий автор исследования. — Если это взаимодействие ингибировать, особенно мутантный p53 будет уничтожаться. Это позволяет интактному p53 выполнять свою функцию, устранять поврежденные клетки и предотвращать рак».