Белок начинает искать "партнера" еще в процессе "рождения". Израильское исследование

Израильские ученые показали, как белки образуют комплексы внутри клетки. Ошибки при создании комплексов приводят к развитию заболеваний, и ученые рассчитывают помочь белкам в поисках "партнеров".

В работе приняли участие ученые из Института Вейцмана, Хайфского Техниона, Женевского университета и других исследовательских центров. Работа опубликована в журнале Cell.

Белки – это большие молекулы, состоящие из цепочки аминокислот. Белки производит рибосома – клеточная "машина", которая считывает инструкции, содержащиеся в матричных РНК. Рибосома прицепляет к будущему белку аминокислоты одну за другой. Это довольно долгий процесс, особенно для длинных белков. Когда белок сформирован, взаимодействие между аминокислотами заставляет цепочку складываться, и она приобретает рабочую трехмерную структуру. Но не все белки функционируют самостоятельно, многие из них для выполнения своих функций должны собраться в комплексы – найти партнеров.

Если белки не находят своих партнеров, или комплекс складываются с ошибками, это может привести к таким нарушениям в работе клетки, как болезнь Альцгеймера и некоторые виды рака. До недавнего времени ученые считали, что белки образуют комплексы только после того, как будут полностью собраны рибосомой. Но в недавних работах было показано, что сборка комплексов может начинаться раньше, когда белок еще только рождается.

В новом исследовании команда проанализировала список белков, которые начинают формировать комплексы еще во время сборки. Сравнив их структуры со структурами белков, которые собираются после полной сборки, ученые установили фундаментальные различия между этими двумя механизмами.

"Белки, взаимодействующие со своими партнерами еще в процессе синтеза, как правило, нестабильны в изолированном состоянии. Эти белки зависят от своих партнеров, и если они не находят их, то принимают неправильную форму и разрушаются", – объясняет соавтор работы Саурав Маллик, научный сотрудник Института Вейцмана.

Ученые разработали модель таких белков на основе большого массива экспериментально определенных белковых структур и белковых структур, предсказанных с помощью ИИ-модели AlphaFold. Ученые обнаружили, что точки связывания в этих белках открываются еще на стадии сборки, что позволяет им взаимодействовать с партнером сразу после выхода из рибосомы.

Многие заболевания, включая нейродегенеративные расстройства и некоторые виды рака, связаны с неправильным формированием белков или дефектными комплексами. Поняв правила ранней сборки комплексов, ученые смогут разработать стратегии по предотвращению этих ошибок и создать новые терапевтические подходы для их исправления.