Впервые визуализированы скрытые промежуточные этапы спаривания мембранных белков

Исследователи из UNIST впервые зафиксировали неуловимые промежуточные стадии процесса спаривания мембранных белков клетки. Вопреки долгое время бытовавшему мнению о мгновенном связывании, исследование показало, что взаимодействие мембранных белков происходит по принципу «застёжки-молнии», проходя через несколько промежуточных этапов перед формированием конечного функционального комплекса.

Команда под руководством профессора Дуёна Мина с помощью анализа одиночных молекул в реальном времени отследила динамический процесс спаривания мембранных белков, встроенных в клеточные мембраны.

Исследование «Single-molecule tweezers decode hidden dimerization patterns of membrane proteins within lipid bilayers» опубликовано в журнале Nature Communications.

Результаты показывают, что белки не просто внезапно соединяются, а взаимодействуют постепенно: сначала связываются в определённых точках, а затем проходят несколько стадий до образования полной связи.

Это стало возможным благодаря новому инструменту, разработанному командой, — технике «Пинцетов для одиночных молекул». Она позволяет мягко захватывать и манипулировать отдельными белками, точно наблюдая, как их взаимодействие развивается во времени.

Применение этого метода позволило напрямую визуализировать пошаговый процесс сборки, что ранее считалось недостижимым.

Дальнейшие эксперименты подтвердили этот механизм. Когда команда ввела короткие пептидные фрагменты, предназначенные для вмешательства во взаимодействие белок-белок, процесс спаривания остановился на промежуточной стадии. Подобно молнии, которая не может полностью закрыться при сломанном зубце, мембранные белки не могли завершить связывание при блокировке ключевых этапов.

Профессор Мин заявил: «Понимание того, что мембранные белки собираются постепенно, через несколько этапов, знаменует собой важный поворот в нашем понимании клеточной коммуникации. Примечательно, что этот механизм актуален для таргетной терапии — например, препарата от рака груди Perjeta, который ингибирует спаривание белков. Наша способность избирательно блокировать эти скрытые промежуточные стадии может привести к созданию более точных и эффективных лекарств.

Подход с использованием пинцетов для одиночных молекул, применённый в этом исследовании, обладает большим потенциалом для открытия других фундаментальных процессов в клеточной биологии, критически важных для медицинских исследований и разработки лекарств».