• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.12.2021
ФизТех
1 184

В МФТИ научились собирать структуры больших мембранных белков, как мозаику

4.7

Исследователи из МФТИ совместно с коллегами из Объединенного института ядерных исследований города Дубны разработали способ получения трехмерной структуры для больших мембранных белковых комплексов методами малоуглового рассеяния. Это позволит лучше понимать их функцию, а значит, контролировать их работу, что является крайне важным при разработке новых лекарственных препаратов. Полученные исследователями данные о структуре белкового комплекса, типичного для мира бактерий, но не встречающегося у млекопитающих и человека, могут помочь в разработке новых антибиотиков.

Ученые из МФТИ научились собирать структуры больших мембранных белков по частям, как мозаику / ©Пресс-служба МФТИ / Автор: Pinaria Caprarius

Работа опубликована в высокорейтинговом журнале Acta Crystallographica sect. D. «Органы чувств» бактерий и архей – это двухкомпонентные сигнальные системы. Они обеспечивают ответ на раздражители окружающей среды. Примером двухкомпонентной системы, предназначенной для восприятия археями света, является мембранный белковый комплекс сенсорного родопсина 2 и белка-трансдьюсера. Сенсорный родопсин 2 присутствует в мембране археи Natronomonas pharaonis, он активируется в ответ на синий свет и передает сигнал своему партнеру — белку трансдьюсеру.

Трансдьюсер, в свою очередь, с участием еще нескольких белков запускает работу бактериального жгутика, который уводит архею от синего света. Синий свет в электромагнитном спектре соседствует с ультрафиолетовым, который имеет опасный мутагенный эффект. Активация сенсорного родопсина 2 запускает механизм «убегания» археи от синего и, соответственно, ультрафиолетового света. Сенсорный родопсин 2 с трансдьюсером образуют в мембране клетки крупномасштабный белковый комплекс. Этот комплекс оказался удобным объектом для отработки методик структурных исследований. Эти методики могут быть далее применены ко всевозможным мембранным белкам, в том числе белкам-мишеням лекарственных препаратов, понимание структуры которых крайне важно.

Малоугловое рассеяние — классический метод для получения структурных параметров различных белков. До недавнего времени этот метод применяли только для водорастворимых белков. Мембранные белки гораздо сложнее охарактеризовать малоугловым рассеянием. Обычно методами малоуглового рассеяния получают структуры низкого разрешения, которые позволяют приблизительно понять поведение белков в растворе. Поэтому авторы исследования решили использовать структуры высокого разрешения для частей большого комплекса и добавить к ним данные, полученные малоугловым рассеянием.

Таким образом, ученые соединили части большого комплекса и собрали трехмерную модель белка по частям, как мозаику. Используя метод молекулярного моделирования, они установили взаимную ориентацию частей комплекса относительно друг друга и получили полноразмерную модель белка высокого разрешения. Удивительной оказалась возможность получения структуры высокого разрешения полноразмерного комплекса с помощью методов низкого разрешения, таких как малоугловое рассеяние. Еще более удивительным оказалось то, что вначале такая структура получилась абсолютно неправильной.

В природе встроенные в мембраны белки окружены липидами. При исследовании мембранных белков образцы проходят стадию солюбилизации, в процессе которой мембранную часть белковых комплексов окружают молекулы поверхностно-активных веществ (или детергентов).«Сформированный таким образом детергентный пояс, с одной стороны, стабилизирует белковые комплексы в растворе, не дает им слипнуться друг с другом и выпасть в осадок. Однако, с другой стороны, он же вносит существенный вклад в картину рассеяния, достаточно сильный для того, чтобы получить совершенно неправильную модель работы белкового комплекса, если не учитывать этот детергентный пояс», — комментирует Юрий Рижиков, сотрудник Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.

Так и произошло в самом начале этого исследования. Авторы получали неверную модель комплекса в так называемом Y-состоянии, основываясь на предположении о том, что картина малоуглового рентгеновского рассеяния представлена исключительно целевыми белками.Когда ученые учли вклад детергентного пояса и поняли, насколько сильно он повлиял на интерпретацию результатов, это было настолько удивительно, что стало примером по выбору оптимальной стратегии обработки данных малоуглового рассеяния для больших мембранных белковых комплексов.

«Модель высокого разрешения большого мембранного белкового комплекса была получена благодаря совместному использованию мощнейших методов структурных исследований: малоугловому рентгеновскому и нейтронному рассеянию. Сочетание этих методов с методами молекулярного моделирования позволило получить совершенно новую модель высокого разрешения для двухкомпонентного сигнального белкового комплекса», — резюмирует Александр Куклин, руководитель исследования, ведущий научный сотрудник Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

Позавчера, 17:46
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

Сегодня, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

Позавчера, 17:46
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: