Металлический «выключатель» для моторных белков

Исследователи из Дартмутского колледжа обнаружили «переключатель» для контроля активности моторных белков кинезинов, которые преобразуют химическую энергию в движение внутри клеток.

Как работает переключатель

• Инженерный фермент останавливается в присутствии магния (Mg).
• При введении марганца (Mn) моторный белок снова запускается.
• Скорость катализа можно регулировать, варьируя соотношение Mg и Mn, подобно диммеру.

Структурные исследования

С помощью Национального источника синхротронного света (NSLS) в Брукхейвенской национальной лаборатории была определена структура моторного домена кинезина. Рентгеноструктурный анализ показал, что связывание марганца аналогично связыванию магния в белках.

Молекулярная инженерия

Команда создала специфическую цистеиновую замену в различных кинезинах, что позволило им использовать марганец вместо магния. Это дало возможность модулировать активность моторных белков, просто меняя соотношение ионов Mg и Mn, регулируя активность фермента от неактивной до уровня дикого типа.

Значение и применение

• Металлический «переключатель» — ценный инструмент для изучения преобразования энергии в ферментах.
• Метод позволяет исследовать отдельные этапы кинетического цикла, останавливая реакцию на конкретных шагах, что обычно сложно изолировать.

Исследование было вдохновлено идеей из старой работы по изучению рибозимов. Работа опубликована в Nature Structural and Molecular Biology (декабрь 2011 г.) при поддержке NIH, NIAMS и Министерства энергетики США.