• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
08.02.2023
ФизТех
212

В поисках «слабого места» у туберкулезной палочки ученые исследовали ферредоксины

4.6

Ферредоксины, небольшие белки, играют ключевую роль в основных метаболических путях — сериях химических реакций, происходящих внутри клетки. Объединенная команда ученых из Сколтеха, МФТИ, Института биоорганической химии Беларуси и Института биомедицинской химии РАН изучила структуры ферредоксинов из туберкулезной палочки и их комплексов с белками-партнерами.

В поисках «слабого места» у туберкулезной палочки ученые исследовали ферредоксины / ©Getty images / Автор: Иван Беляев

Исследование поможет найти мишени для новых противотуберкулезных препаратов. Работа опубликована в журнале Frontiers in Molecular Biosciences. Ферредоксины — белки, содержащие в своем составе железо-серный кластер. Данная группа ферментов относится к одним из самых древних белков на Земле. Ферредоксины осуществляют восстановление CO2, участвуют в дыхании и других процессах, связанных с транспортом электронов в клетках.

В зависимости от аминокислотного состава и строения железо-серного кластера насчитывается множество ферредоксинов, встречающихся в разных организмах, в том числе и у человека, и выполняющих всевозможные функции в клетках. Несмотря на то, что гены многих ферредоксинов обнаружены в геномах и уже охарактеризованы учеными, их непосредственные белковые партнеры (молекулы, с которыми они взаимодействуют) и сами механизмы взаимодействия остаются малоизученными, а для множества ферредоксинов — и совсем неизвестными.

Группа ученых из Сколтеха, МФТИ, ИБОХ НАН и ИБМХ РАН исследовала ферредоксины палочки Mycobacterium tuberculosis — возбудителя туберкулеза. В геноме микобактерий закодировано пять ферредоксинов. Ученых заинтересовало то, что два 3Fe-4S-ферредоксина расположены рядом с генами цитохромов Р450 — белков, участвующих в важнейших реакциях в клетке, а также являющихся потенциальными мишенями для создания новых противотуберкулезных препаратов. Такая близость говорит о вероятной функциональной связи между ферредоксинами и цитохромами. Данный тезис подтверждается тем фактом, что цитохромам для работы действительно необходимы электроны, которые должны доставлять белки-партнеры, ферредоксины.

Андрей Гилеп, научный сотрудник Института биоорганической химии НАН Беларуси, рассказал: «Мы изучили свойства двух туберкулезных ферредоксинов — Fdx и FdxE, а также то, как происходит связывание FdxE с цитохромом CYP143».

В ходе исследования методом кристаллографии были получены структуры ферредоксина Fdx, цитохрома CYP143 и их комплекса FdxE-CYP143. Проанализировав структуры ферредоксинов, ученые определили их элементы, участвующие в связывании с белками-партнерами, а также участки, необходимые для осуществления транспорта электрона. В геноме микобактерии гены ферредоксина FdxE и цитохрома CYP143 находятся в непосредственной близости (в одном опероне), что позволило предположить, что они функционируют вместе. Чтобы подтвердить это, исследователи провели анализ их специфического взаимодействия методом поверхностного плазмонного резонанса. Полученные результаты показали высокое сродство этих белков, что подтвердило гипотезу.

Дальнейшее изучение термодинамических параметров показало, что основным механизмом связывания являются электростатические взаимодействия и образование водородных связей между партнерами. Наталья Струшкевич, старший преподаватель Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха, пояснила: «Понимая, что мы имеем дело с микобактериальным тандемом ферредоксин — цитохром, мы решили получить кристаллическую структуру их комплекса.

Структура высокого разрешения показала, каким образом белки взаимодействуют друг с другом. Мы подтвердили результаты термодинамики образования комплекса белков — обнаружили многочисленные водородные связи и электростатические контакты. Чтобы оценить, насколько связывание с ферредоксином влияет на структуру цитохрома, мы также получили его структуру и определили участки белка, изменяющиеся при взаимодействии».

Для исследования атомной структуры белки кристаллизуют. Так как кристаллизация — процесс, довольно сильно влияющий на молекулу, необходимо было подтвердить полученные на кристаллах выводы в более близких к функционированию белков условиях. Ученые провели опыты по анализу связывания FdxE и CYP143 в растворе, где состояние белков ближе к нативному. Они использовали метод малоуглового рассеяния рентгеновского излучения, который позволил зафиксировать взаимодействие молекул друг с другом. Таким образом было показано, как взаимодействуют ферредоксины и цитохромы Р450, на примере FdxE и CYP143.

Валентин Борщевский, заместитель директора Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ, добавил: «Наши данные проливают свет на структурные аспекты, определяющие межбелковые взаимодействия внутри этих комплексов во время переноса электронов. Но подробно эти системы еще предстоит охарактеризовать». 

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
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.

Вчера, 12:12
Игорь Байдов

Не успели утихнуть разговоры об испытании нового британского лазерного оружия, как правительство этой страны выпустило очередной пресс-релиз, в котором рассказало о работе над еще одной установкой против беспилотников. Эксперты считают, что это оружие — альтернатива дорогостоящим ракетам. Стоимость выстрела из него составит чуть больше 10 центов.

15 мая
Игорь Байдов

Несколько лет назад ученые открыли белый карлик, вращающийся вокруг солнцеподобной звезды в системе KIC 8145411. После ряда спектроскопических исследований выяснилось, что этот объект очень «легкий». В свою очередь, компьютерное моделирование показало, что маломассивные белые карлики в такого рода системах существовать не могут. После нового анализа американские астрономы, наконец, объяснили этот феномен.

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.

13 мая
Александр Березин

Десятки лет назад ученые выдвинули гипотезу, что облик рода Homo возник под действием специфической задачи: добычи дичи с помощью бега. Несмотря на общую логичность этой версии, против нее выдвигали ряд контраргументов: бег энергозатратен, да и примеров «беговой охоты» в XX веке не столь много. Похоже, теперь оба эти возражения снимаются.

15 мая
Игорь Байдов

Несколько лет назад ученые открыли белый карлик, вращающийся вокруг солнцеподобной звезды в системе KIC 8145411. После ряда спектроскопических исследований выяснилось, что этот объект очень «легкий». В свою очередь, компьютерное моделирование показало, что маломассивные белые карлики в такого рода системах существовать не могут. После нового анализа американские астрономы, наконец, объяснили этот феномен.

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: