Треугольная белковая помпа

Исследователи из Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана выяснили структуру молекулярной машины атипичной треугольной формы, участвующей в биогенезе пероксисом, и охарактеризовали её конформацию в разных функциональных состояниях.

Пероксисомы — это мембраносвязанные органеллы, участвующие в различных метаболических процессах в клетках, важнейшие из которых — окисление жирных кислот и детоксикация перекиси водорода (H₂O₂). Ферменты, осуществляющие эти биохимические превращения, должны импортироваться в органеллу в свёрнутой форме. Этот трансмембранный транспорт требует молекулярной машины, состоящей из двух так называемых АТФаз.

АТФазы — это ферменты, расщепляющие АТФ, что обеспечивает метаболической энергией биохимическую работу в клетке. В данном случае АТФазы Pex1 и Pex6 используют химическую энергию, запасённую в АТФ, для транспорта специфических субстратов внутрь пероксисом. Дефект любого из этих белков нарушает импорт субстратов, снижает активность пероксисом и может привести к их полной потере. Мутации в Pex1 или Pex6 ответственны за большинство случаев синдрома Цельвегера у людей — редкого врождённого заболевания, приводящего к ранней смерти.

Комплекс, образованный Pex1 и Pex6, состоит из шести субъединиц. Анализ очищенного комплекса с помощью электронной микроскопии показал, что он состоит из трёх пар Pex1/Pex6, расположенных в кольцо. Белки в каждом димере можно различить по асимметричной ориентации структурированных доменов на их N-концах. К удивлению исследователей, при виде сверху комплекс имеет форму равностороннего треугольника. «Ни одна из изученных до сих пор гексамерных АТФаз не имеет такой формы», — отмечает доктор Петра Вендлер.

Изолировав комплекс в присутствии различных химических производных АТФ, команда смогла визуализировать его структуру в разных конформационных и функциональных состояниях. Эти «снимки» показывают, что гидролиз АТФ до АДФ сопровождается насосоподобным движением субстрат-связывающих доменов, что сильно указывает на то, что субстраты проталкиваются через пору в центре комплекса. Следующим шагом будет более детальная характеристика динамики комплекса и его взаимодействия с адапторными белками и субстратами.