В МФТИ научились собирать структуры больших мембранных белков, как мозаику
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно