'Избирательная неразборчивость' шаперонов и секреты здоровья клеток

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте совершили крупный прорыв в понимании того, как генетическая информация превращается в функциональные белки. Работа, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), раскрывает механизм «избирательной неразборчивости» шаперонов — молекул, которые помогают белкам-«клиентам» принимать правильную трёхмерную форму. Это ключ к поддержанию здоровья клеток и пониманию причин многих болезней, от рака до БАС.

Процесс фолдинга белков (сворачивания цепочки аминокислот в функциональную структуру) особенно уязвим. Шапероны помогают белкам принять правильную форму, но их точный механизм действия оставался загадкой. «Шапероны делают какую-то магию, — говорит соавтор Александра Пожидаева. — Мы раскрыли механику этого фокуса».

Главный вопрос: как ограниченное число шаперонов может помогать десяткам тысяч различных белков? Ответ — в их «избирательной неразборчивости».

Команда использовала комбинацию рентгеновской кристаллографии (для статичного высокодетального снимка) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР) (для динамической картины), чтобы изучить семейство шаперонов Hsp70. Эти шапероны критически важны, так как выполняют множество ключевых функций в клетке.

В отличие от предыдущих исследований с искусственно укороченными белковыми цепями, команда работала с длинными цепями, что лучше имитирует процессы в организме.

Открытия:

• Hsp70 неразборчивы — могут обслуживать множество разных белков.
• Hsp70 избирательны — их спектр «клиентов» всё же ограничен.
• Hsp70 «читают» амбидекстерно — могут распознавать нужные белковые цепи как слева направо, так и справа налево.

Это открытие не только углубляет понимание здоровья клеток, но и имеет практическое значение. «Hsp70 вовлечены в множество патологий — от рака до болезни Альцгеймера, а также используются паразитами и вирусами, — говорит старший автор Лила Гираш. — Понимание их работы поможет разработать терапевтические стратегии против этих болезней».