Как работают шаперонины: открытие и закрытие камер для сворачивания белков

В новом исследовании на археях (одноклеточных организмах без ядра) консорциум учёных из Медицинского колледжа Бейлора и Стэнфордского университета выяснил, как шаперонины Группы II открывают и закрывают свои камеры для инициации сворачивания белка и высвобождения функционального белка в клетку. Отчёт об их работе опубликован в журнале Nature.

Роль шаперонинов

Шаперонины — это белки, которые обеспечивают правильное сворачивание других белков для выполнения их функций в клетке. Они особенно важны для ключевых белков, таких как актин, тубулин и супрессоры опухолей.

Исследование нового типа

Ранее в основном изучались шаперонины в бактериях Escherichia coli (Группа I). В данной работе учёные исследовали шаперонины Группы II у архей, чья структура больше похожа на шаперонины млекопитающих.

Ключевой механизм

Оказалось, что шаперонин Группы II работает иначе. Этот молекулярный наномашина требует АТФ (аденозинтрифосфата, основной энергетической "валюты" клеток) для закрытия своей камеры.

• Без АТФ камера открыта.
• При добавлении АТФ происходит гидролиз, что приводит к закрытию камеры.

Шаперонин имеет верхнюю и нижнюю камеры со встроенной "крышкой". Моделирование показало, что изменения в структуре, вызванные АТФ, меняют контакты между белковыми молекулами в камерах, вызывая качательное движение, которое закрывает крышку.

Инновационная методика

Для визуализации сложной структуры и динамики шаперонина исследователи применили комбинацию крио-электронной микроскопии и компьютерного моделирования. Это позволило "увидеть":

• Закрытую конформацию частицы с разрешением 4.3 ангстрема.
• Открытую конформацию с разрешением 8 ангстрем.

Этот метод открывает путь для будущих исследований шаперонинов в других организмах и понимания деталей их работы.