Система шаперонов направляет хвостатые мембранные белки к их целевой мембране
Новосинтезированные белки могут свернуться в правильную трёхмерную структуру только благодаря шаперонам. Для мембранных белков шапероны не только предотвращают их агрегацию, но и сопровождают их к месту назначения, помогая во встраивании в мембрану. Молекулярный механизм этого процесса теперь раскрыт для хвостатых мембранных белков.
Новосинтезированный белок хрупок, как новорождённый. Он никогда не смог бы свернуться в правильную структуру без защиты шаперонов в густонаселённом цитозоле. Для мембранных белков шапероны не только предотвращают агрегацию, но и сопровождают их к цели, помогая во встраивании. Международная исследовательская группа с участием Университета Гёте во Франкфурте раскрыла молекулярный механизм нацеливания и встраивания в мембрану определённого семейства белков. Эти белки закреплены в мембране одной спиралью и называются "хвостатыми" (TA) белками.
Ключ к правильной сортировке — сигнальные последовательности, которые декодируются шаперонами. Как только шаперон со своим "приёмным ребёнком" прибывает к цели, взаимодействие со специфичным рецептором в целевой мембране инициирует встраивание. Белковые компоненты, ответственные за встраивание TA-белков, были недавно идентифицированы, но молекулярные механизмы работы этих систем сортировки оставались неизвестными.
В междисциплинарном исследовании, опубликованном в текущем онлайн-выпуске журнала "Science", группы профессора Фолькера Дёча (Университет Гёте, Франкфурт), профессора Ирмгард Зиннинг (Биохимический центр Гейдельбергского университета) и профессора Влада Денича (Гарвардский университет, США) решили этот вопрос, комбинируя различные методы: рентгеноструктурный анализ (X-Ray Crystallography), ЯМР-спектроскопию (NMR-Spectroscopy), а также биохимические и клеточно-биологические подходы.
В детальных биофизических исследованиях группа Фолькера Дёча показала, что центральный шаперон ответственного белкового комплекса, Get3, регулирует как связывание TA-белков в цитозоле, так и их высвобождение у мембраны. Два рецепторных белка, Get1 и Get2, помогают во встраивании TA-белка. Они используют перекрывающиеся интерфейсы для взаимодействия с АТФазой Get3. На основе различных кристаллических структур исследователи предложили модель механизма встраивания TA-белков в мембрану. При взаимодействии со своим мембранным рецептором димер Get3 постепенно раскрывается, обеспечивая контролируемое встраивание TA-белка.
"Эти результаты особенно важны, потому что позволили нам установить первую модель рецептор-опосредованного встраивания TA-белков в мембрану, которая теперь станет основой для дальнейших исследований", — комментирует Дёч.