Как клетки спасают больные белки: пошаговый отчет микробиологов
Если клеточный белок «свернул не туда», внутри клеток начинает работать настоящая «служба спасения». Открытие механизма может привести к новым методам лечения Альцгеймера, Паркинсона и БАС.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Университета Вуллонгонга (Австралия) впервые в истории смогли в режиме реального времени наблюдать, как клеточные белки-помощники (шапероны) буквально спасают другие белки от молекулярной катастрофы. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Каждая человеческая клетка содержит миллиарды белковых молекул. Чтобы выполнять свои функции, они должны приобрести строго определенную трехмерную форму. Если этот процесс нарушается, белки начинают работать неправильно, повреждаются, слипаются в опасные скопления и постепенно отравляют клетки. Именно такие процессы связывают с развитием болезней Альцгеймера, Паркинсона, бокового амиотрофического склероза (БАС) и других нейродегенеративных заболеваний.
Молекулярный сериал в прямом эфире
Для наблюдений исследователи использовали сверхчувствительные микроскопы, способные отслеживать отдельные молекулы. В качестве модели был выбран белок люцифераза — тот самый фермент, благодаря которому светятся светлячки.
Выбор оказался неслучайным. Люцифераза начинает излучать свет только после правильного сворачивания. Это позволило ученым воочию убедиться, что молекулярный «ремонт» проходит успешно.
Главными героями эксперимента стали два белка-шаперона — Hsp70 и Hsp90. Их можно сравнить с механиками, которые следят за исправностью остальных белков и вмешиваются при возникновении проблем.
Один держит, другой освобождает
Исследование показало неожиданную деталь. Белок Hsp70 иногда настолько крепко удерживает поврежденную молекулу, что та фактически оказывается в молекулярном тупике и не может завершить правильное сворачивание.
Здесь в дело вступает коллега Hsp90. Он освобождает застрявший белок и помогает ему пройти серию контролируемых этапов восстановления. Для этого используется клеточная энергия. В результате вероятность ошибок снижается, а шансы получить рабочую белковую структуру возрастают.
Фактически ученые впервые увидели систему координации между двумя белками-шаперонами, которая позволяет клетке избегать накопления опасных белковых агрегатов даже в неблагоприятных условиях.
Почему это важно для медицины
Авторы подчеркивают, что открытие относится к фундаментальной науке. Однако именно такие исследования помогают понять, что происходит в клетках на самых ранних стадиях заболеваний.
В перспективе новые знания могут привести к созданию препаратов, которые будут не просто бороться с симптомами деменции или болезни Паркинсона, а поддерживать естественные механизмы правильного сворачивания белков и предотвращать патологический процесс еще до серьезного повреждения клеток.
Раскрытие механизмов, с помощью которых клетки естественным образом предотвращают неправильное сворачивание и слипание белков, открывает новые возможности для разработки методов лечения.Хит Экройд (Heath Ecroyd) соавтор исследования, профессор неврологии университета Вуллонгонга.
Недавно на Hi-Tech Mail был опубликован материал «Фермент против белковых завалов» об ускоренном способе поиска кандидатов для терапии БАС и болезни Паркинсона. В другой статье по теме мы писали про неизвестный ранее путь образования амилоидных агрегатов в организме — предшественников нейродегенеративных расстройств.
БиологияПоделиться
