Танец шаперонов: Учёные определили ключевого игрока в сворачивании белков

Белки — это молекулярные строительные блоки и механизмы клеток, участвующие практически во всех биологических процессах. Чтобы выполнять свои задачи, они должны свернуться в сложную трёхмерную структуру. Учёные из Института биохимии Макса Планка (MPIB) в Мартинсриде (Германия) проанализировали одного из ключевых игроков этого процесса сворачивания: молекулярный шаперон DnaK. «Понимание этих механизмов представляет большой интерес в свете многих заболеваний, при которых сворачивание идёт неправильно, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона», — говорит директор MPIB Ульрих Хартл. Работа исследователей опубликована в Cell Reports.

Клетки непрерывно синтезируют тысячи различных белков в виде цепочек аминокислот. Чтобы быть биологически полезными, эти цепи должны свернуться в сложный трёхмерный паттерн. Все клетки, от бактерий до человека, развили сеть молекулярных шаперонов — самих белков, которые помогают другим белкам правильно сворачиваться.

Учёные MPIB исследовали организацию этой сети у бактерии Escherichia coli. С помощью протеомного анализа они показали, как различные шапероны сотрудничают в процессе сворачивания. «Мы определили белок Hsp70 DnaK как центрального игрока сети, — объясняет Ульрих Хартл. — Он функционирует как своего рода распределительный центр». DnaK связывается примерно с 700 различными белковыми цепями по мере их синтеза и опосредует сворачивание большинства из них. Те цепи, которые он не может свернуть, передаются другому шаперону — бочкообразному GroEL. GroEL — это высокоспециализированная машина для сворачивания. Он формирует наноклетку, в которой одна белковая цепь временно изолируется и может сворачиваться, защищённая от внешних влияний.

Нарушения в сети шаперонов

Исследователи также изучили, что происходит при нарушении сети шаперонов. Например, когда GroEL удаляют из клеток, его белки-клиенты накапливаются на DnaK, который затем направляет их к протеазам для разложения. «По-видимому, DnaK понимает, что присоединённые белковые цепи никогда не смогут созреть в полезные молекулы», — говорит биохимик. Более сложные, но схожие сети шаперонов контролируют протеом клеток человека. Понимание этих реакций представляет большой интерес в контексте многих нейродегенеративных заболеваний, связанных с нарушением сворачивания белков.