Атомная модель тропомиозина, связанного с актином

Новое исследование проливает свет на взаимодействие между полугибким белком тропомиозином и актиновыми тонкими филаментами. Работа, опубликованная Cell Press 15 февраля в Biophysical Journal, представляет первую детальную атомную модель тропомиозина, связанного с актином, и значительно углубляет понимание динамических отношений между этими ключевыми клеточными белками.

Тропомиозин — это длинный белок, который связывается с актином, высококонсервативным белком тонких филаментов, встречающимся у организмов от дрожжей до человека. Актин, основная часть цитоскелета клетки, управляет изменением формы и клеточным движением, а также входит в сократительный аппарат мышечных клеток. Тропомиозин, связываясь с актином, действует как молекулярный барьер, по сути закрывая активные сайты, необходимые актину для взаимодействия с другими белками. В свою очередь, клеточные сигналы могут активировать дополнительные регуляторные белки, которые сдвигают тропомиозин, убирая барьер и позволяя актину связываться с ремоделирующими и моторными белками.

«Предыдущие исследования тропомиозина в изоляции предполагали, что это coiled coil, форма которого соответствует форме актиновых филаментов и который расположен вдоль их поверхности, — объясняет старший автор исследования доктор Уильям Леман. — Однако полное выяснение механизмов регуляции на основе тропомиозина требует полного представления об атомной структуре и механических свойствах молекулы тропомиозина, связанной с её биологическим субстратом».

Опираясь на предыдущие выводы о том, что связь между тропомиозином и актином является электростатическим притяжением между противоположно заряженными аминокислотами, доктор Леман и коллеги исследовали тысячи комбинаций различных вращений и положений тропомиозина, чтобы найти наиболее благоприятное взаимодействие. Затем исследователи использовали электронную микроскопию в качестве второго подхода для реконструкции взаимодействия. Оба метода дали практически идентичные результаты.

Авторы обсуждают, как взаимодействие между тропомиозином и актином является достаточно слабым, чтобы тропомиозин мог легко смещаться регуляторными белками и действовать как молекулярный переключатель. «Предлагаемая нами атомная модель может служить референсным положением для характеристики регуляторных движений тропомиозина на актиновых тонких филаментах, — заключает доктор Леман. — Более того, карта актин-тропомиозина предоставляет структурную платформу для оценки мутаций, влияющих на поведение этой пары, а также для разработки пептидных препаратов, имитирующих тропомиозин и предназначенных для модуляции взаимодействий актина с миозином или другими белками».