Укладка структуры белка при помощи принципа зарядной молнии

Мембранные белки – это «молекулярные машины», запечатанные в биологической клетке. Они контролируют различные процессы, такие, как транспортировка молекул через липидные мембраны, передача сигнала и фотосинтез. Их форма, т. е. укладка молекул, играет решающую роль в формировании, например, поры в клеточной мембране. В журнале Cell, исследователи Технологического института Карлсруэ и Университета Кальяри сообщили о новом принципе зарядной молнии, который используется белками для образования функциональных блоков.

«Интересно наблюдать за этим простым основным принципом, который используется природой для построения молекулярных ансамблей», — объясняет Энн Ульрих, директор КИТ Института биологических интерфейсов, — «Зарядная молния между заряженными боковыми цепями является совершенно неожиданным механизмом, используемым мембранными белками для нейтрализации их зарядов, чтобы они смогли погружаться в гидрофобные мембраны клеток».

В данном опубликованном исследовании, Ульрих и ее команда изучали так называемую систему трансмембранной транслокации (ТАТ), которая используется в клеточной мембране бактерий, как выводящий механизм для свернутых белков. Определенные Tata подгруппы могут адаптировать, например, диаметр поры к размеру груза для транспортировки. «Но как может такая пора быть построена из Tata-белков? Как они могут формировать огромную дыру в мембране для прохода различных молекул, но не вызывают протечку в клетке?», — вопрошает Ульрих.

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи изучили молекулярную структуру Tata-белка бактерии B. subtilis, которая состоит из цепочки 70 аминокислот. Анализ показал, что он складывается в довольно жесткие, палочковидные спирали, за которыми следует гибкое удлинение. Многие аминокислоты в спиралях и смежных участках несут положительные или отрицательные заряды. Удивительно, что последовательности зарядов в спирали взаимосвязаны с зарядами в соседнем участке белка. Когда белок складывается в точке подключения, как карманный нож, положительные и отрицательные заряды всегда встречаются и притягиваются друг к другу. Таким образом, белки связываются в своих сегментах, подобно зубьям молнии.

«… Этот связывающий принцип также работает и с соседними белками», — сказала Ульрих. Вместо того чтобы складываться одному, каждый Tata-белок формирует такую заряженную молнию с обоими своими соседними белками. Компьютерное моделирование показало, что это приводит к устойчивым и, в то же время гибким соединениям между соседними молекулами. Таким образом, любое количество белков может соединиться в кольцо, которое, таким образом выстилает Tata-пору в гидрофобной мембране. Этот новый принцип заряженной молнии, кажется, играет важную роль не только в транспортировке белка, но и в атаке некоторых антимикробных пептидов на бактерии, или в образование биопленок в ответ на стресс.

Источник: medicalnewstoday.com

Далее по теме: