Ученые раскрыли структурную основу сворачивания цитоскелетных белков TRiC/CCT при участии plp2

В исследовании, опубликованном в Science Advances, группа доктора Конг Яо из Шанхайского института биохимии и клеточной биологии Китайской академии наук с помощью криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) представила полную картину сворачивания тубулина/актина с помощью шаперонина TRiC в течение его ATPase цикла при координации ко-шаперона plp2.

Эукариотический шаперонин II группы TRiC/CCT участвует в сворачивании ~10% цитозольных белков через ATP-зависимый конформационный цикл, включая ключевые структурные и регуляторные белки, такие как основные цитоскелетные белки тубулин и актин, регулятор клеточного цикла CDC20 и многие белки, вовлеченные в онкогенез. Таким образом, TRiC играет важнейшую роль в поддержании клеточного протеостаза. Дисфункция TRiC тесно связана с раком и нейродегенеративными заболеваниями.

Основные цитоскелетные белки тубулин и актин являются облигатными субстратами TRiC. Для их биогенеза эволюционировал сложный клеточный механизм, состоящий как минимум из TRiC, ко-шаперонов и кофакторов. Было показано, что белок, подобный фосдуцину 2 (PhLP2/plp2), необходим для цилиогенеза и сборки микротрубочек, а прекурсор тубулина для ресничек должен сворачиваться TRiC при содействии PhLP2.

Исследователи впервые определили набор крио-ЭМ структур TRiC дрожжей S. cerevisiae в течение его ATPase цикла, с одновременно связанными plp2 и субстратом (актином или тубулином) внутри его полости, по одному на кольцо, с разрешением до 3.05 Å. В открытых состояниях S1/S2 plp2 и тубулин/актин были связаны в противоположных полостях TRiC, и плотность субстрата оставалась менее четкой, что указывает на возможную начальную стадию фолдинга.

Примечательно, что ученые зафиксировали беспрецедентный комплекс TRiC-plp2-тубулин в закрытом состоянии S3, содержащий полностью свернутый полноразмерный β-тубулин, который даже был "загружен" GTP с момента своего "рождения" из полости TRiC, и plp2, занимающий противоположное кольцо. Это дает новые ключи к пониманию биогенеза тубулина и сборки a/b-тубулиновых гетеродимеров. Другое закрытое состояние S4 показало актин в промежуточной стадии фолдинга и plp2.

Сопровождая закрытие кольца TRiC, транслокация plp2 в одном кольце может координировать транслокацию субстрата на CCT6-полусфере противоположного кольца, способствуя стабилизации и сворачиванию субстрата. Кроме того, ко-шаперон plp2 связывается внутри полости TRiC независимо от его конформационного состояния, в то время как другие ко-шапероны TRiC, такие как PFD и PhLP1, наблюдались связанными только с внешней верхней частью открытого кольца TRiC.

Это исследование дает структурное понимание механизма сворачивания основных цитоскелетных белков тубулина/актина при координации сложной машинерии биогенеза TRiC и plp2 и может расширить понимание связи между протеостазом цитоскелета и связанными с ним заболеваниями человека, такими как нарушения развития и неврологические расстройства.