Назад
Обычные бытовые отходы собираются и утилизируются сборщиками мусора и аналогичный процесс происходит в клетках для удаления поврежденных и потенциально вредных белков.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, позволяет лучше понять, как это происходит. Клетки используют протеазы для очистки пространства почти так же, как сборщики мусора избавляются от бытовых отходов. Протеазы - это ферменты, биологические катализаторы, которые способствуют протеолизу, разложению белков на более мелкие части, такие как пептиды или даже отдельные аминокислоты.
"Подумайте о том, что происходит, когда сборщики мусора объявляют забастовку в большом городе. Точно так же неработающая система сбора отходов в клетке может привести к хаосу при накоплении поврежденных белков. Это может привести к развитию серьезных заболеваний", - говорит Бьёрн М. Бурманн, руководитель группы авторов нового исследования. Исследователи использовали Escherichia coli в качестве модельной системы, чтобы лучше понять, как протеазы поддерживают чистоту клеток. Это бактерия, обитающая в кишечнике человека, приспособилась выживать в различных стрессовых условиях окружающей среды.
"Одним из сборщиков мусора в бактериальной клетке является фермент DegP, протеаза, которая может устранять нестабильные и вредные белки, измельчая их на кусочки и тем самым предотвращая их накопление в клетке", - говорит Бурманн. До сих пор было неизвестно, как работает DegP, но ученые показали, что DegP активируется температурным переключателем, который контролируется на молекулярном уровне. DegP неактивен при низких температурах, но активируется при высоких. Это запускает работу по утилизации отходов в клетке, избавляющей ее от опасного мусора.
"Понимание этого встроенного механизма очистки означает, что он может быть использован в медицинских исследованиях и иметь важное значение для будущих медицинских приложений", - утверждает Бурманн.
Darius Šulskis et al. Структурные основы температурно-зависимой активации протеазы DegP (аннотация).
Контроль качества белков является важной клеточной функцией, выполняемой в огромным количеством различных протеаз и молекулярных шаперонов. Один из членов семейства бактериальных белков, требующих высокой температуры (HtrA), гомоолигомерная протеаза DegP, играет решающую роль в механизме контроля качества белков Escherichia coli, удаляя несвернутые белки или предотвращая их агрегацию и шаперонизируя их до конечного свернутого состояния в периплазме.
DegP содержит два регуляторных домена PDZ, которые играют ключевую роль в распознавании субстрата и в трансформации DegP между неактивной гексамерной и протеолитически активной структурами. В данном исследовании мы анализируем взаимодействие и динамику PDZ-доменов DegP, лежащих в основе этой трансформации, с помощью спектроскопии ЯМР высокого разрешения, дополненной биохимическими анализами расщепления. Мы выявили междоменный молекулярный блокиратор, который контролирует взаимодействие между двумя доменами PDZ, регулируемое точной температурно-зависимой динамикой белка, и который потенциально консервативен в белках с тандемными доменами PDZ.
