Биологи обнаружили уникальную версию белка, формирующего филаменты, в клетках человека, которой нет у насекомых

Промежуточные филаментные белки (IFs), обеспечивающие структурную поддержку и защиту от таких состояний, как образование пузырей, катаракта и деменция, присутствуют в каждой клетке человеческого тела. Однако у насекомых IFs не обнаруживаются.

Учёные предполагают, что у насекомых ключевые функции IFs взял на себя другой тип белка, но какой именно — и даже с чего начать его поиски — оставалось загадкой.

Новое исследование, проведённое биологом Дениз Монтелл из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и её командой, возможно, решило эту проблему. Они обнаружили у плодовых мушек белок, демонстрирующий IF-подобные характеристики. Необычная форма белка тропомиозина присутствовала в каждом типе клеток, который они исследовали. Их результаты опубликованы в журнале Cell Reports.

«Как ни удивительно, у плодовых мушек и человека много общих белков, включая обычный тропомиозин», — сказала Монтелл.

«Эволюция взяла тропомиозин и превратила его в совершенно новый белок с очень разными характеристиками, просто добавив несколько фрагментов на каждый конец», — объяснила она. «Как и IFs — но в отличие от нормального тропомиозина — этот новый белок образует филаменты "промежуточного" размера. Это означает, что они больше, чем филаменты F-актина, и меньше, чем микротрубочки, два других важных структурных филамента в клетках».

Этот новый тип белка, формирующего филаменты, может заменять некоторые промежуточные филаменты у мух.

Нормальный тропомиозин образует верёвкоподобную структуру — так называемую суперспираль — от одного конца до другого. Эта тонкая "верёвка" тропомиозина обычно обвивается вокруг филаментов F-актина. Новообнаруженная версия, свернутая только в одной небольшой области, не выглядит и не ведёт себя как нормальный тропомиозин.

«Мы знали, чем он не является, но хотели понять, что он собой представляет», — сказала Монтелл. «Добавленные на концы фрагменты напомнили нам о белках IF, поэтому мы решили проверить, не может ли он быть давно разыскиваемым белком-заменителем промежуточных филаментов у мух».

Чтобы лучше понять функцию этой уникальной молекулы, исследователи изучили развернутые области на каждом конце белка. Компьютерная программа предсказала, что эти области представляют собой внутренне неупорядоченные домены низкой сложности, то есть им не хватает одной стабильной структуры.

«Хотя эта конфигурация — суперспираль с внутренне неупорядоченными доменами на каждом конце — в целом напоминала белки IF, новый тропомиозин отличался от IFs в деталях», — пояснила Монтелл. «Тем не менее, мы задались вопросом, может ли этот атипичный белок обладать способностью образовывать филаменты или выполнять IF-подобные функции».

Масато Като, коллега из Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе, получил белок в пробирке. Затем он варьировал условия — такие как pH и концентрация соли — которые подходят для разных видов белков IF. Он нашёл условия, при которых атипичный тропомиозин из мух образовывал филаменты шириной 13–16 нанометров, которые ранее никогда не описывались.

«Мы обнаружили множество сходств в биохимическом поведении между этим белком и белками IF, несмотря на различия в последовательности», — сказала Монтелл. «Поскольку наш белок, по-видимому, имеет некоторые общие свойства с IFs, он может быть ответом на давний вопрос о том, как мухи выживают без настоящих белков IF. Но, как и любое захватывающее открытие, оно также поднимает гораздо больше вопросов».