 |
Вы находитесь здесь: dace.ru / Новости химии / Белки попадают в протеасому через «преддверие» уже раскрученными
Архивы новостей:
2008 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2009 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2010 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2011 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2012 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2013 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2014 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2015 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2016 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2017 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2018 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2019 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2020 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2021 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2022 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2023 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2024 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2025 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
2026 год:
январь, февраль, март, апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь
Белки попадают в протеасому через «преддверие» уже раскрученными
Протеасома — это белковый комплекс, который занимается в клетке избирательной деградацией белков. Хотя протеасома подробно исследовалась с конца 1970-х годов (и за это даже была присуждена Нобелевская премия по химии 2004 года), в ее работе по-прежнему полно загадок и белых пятен. Например, не до конца изучен вопрос о том, как и где «разматывается» белок, входящий в протеасому, и как именно ей удается удержать белок раскрученным. Статья, опубликованная недавно в журнале Nature, дает ответы на эти вопросы.
В цитоплазме клетки плавает множество белков, и их состав постоянно обновляется — с рибосом сходят «новорожденные» белки, а «состарившиеся», поврежденные и неверно сложенные подвергаются расщеплению.
Уничтожение «неугодных» белков происходит двумя путями. Во-первых, белок может быть проглочен лизосомой (она уничтожает белки не очень избирательно; кроме того, лизосомы — это всё-таки органеллы, они слишком крупные, чтобы встречаться в каждом клеточном «закоулке» и обеспечивать повсеместную потребность клетки в деградации белков). Во-вторых, белок может быть пойман протеасомой, о чём мы сейчас и поговорим.
Протеасома — гигантский (с молекулярной массой около 2000 килодальтон) белковый комплекс. Классическая протеасома состоит из одной центральной частицы (ее коэффициент седиментации — см. седиментационный анализ — составляет 20S, и так — 20S — ее обычно и называют), в которой происходит расщепление белка, и двух регуляторных (19S), расположенных от нее с двух сторон. 19S-частицы распознают субстрат и отправляют его «в пасть» 20S.
Протеасома не занимается разбоем и не уничтожает первые встречные белки. Ее жертвы должны быть помечены «черной меткой» — цепочкой из не менее четырех маленьких белков убиквитинов. «Пришивание» убиквитина к обреченному белку происходит в несколько стадий с помощью трех видов ферментов. Именно убиквитиновую цепочку и распознают 19S-частицы, после чего отправляют «смертника» «на эшафот».
20S-частицы состоят из четырех сложенных в стопку колец, каждое из которых, в свою очередь, образовано семью субъединицами. Каждое наружное кольцо образовано семью альфа-субъединицами (α7); они служат местом прикрепления для 19S-частиц и «дверью», в которую входит обреченный белок. Каждое внутреннее кольцо образовано семью бета-субъединицами (β7), и именно в них и происходит расщепление белков. В 20S-частице есть три полости — одна центральная, каталитическая, в которой расщепляются белки, и два «преддверия», где белки томятся перед тем, как «взойти на эшафот».
Простая логика подсказывает, что, прежде чем разрезать на куски запутанную белковую цепочку, ее надо распутать, хотя бы частично. В пользу того, что белки разворачиваются внутри протеасомы, говорит и то, что входное отверстие у нее очень узкое, всего 13 Å, и свернутый белок в него просто не пролезет. Но вот как и где происходит это разматывание — пока что не было достоверно известно.
Группа исследователей из Университета Торонто (Канада) и Института биохимии Макса Планка (Германия) высказала разумное предположение, что разворачивание белковой цепочки происходит в «преддверных» полостях 20S-частицы. Чтобы доказать это (а заодно изучить, что же происходит с белком там, внутри) они провели серию экспериментов с использованием ЯМР-спектроскопии.
Чтобы изучить работу преддверной полости более подробно и выпукло, исследователи взяли для экспериментов сразу три белка, как можно более непохожие друг на друга по типу складывания, заряду и т. д. Белки эти (если быть точным, это были не целые белки, а только белковые фрагменты, с которыми просто удобней было работать) назывались EnHD, FynSH3 и Pin1WW. Все они, будучи оставленными в растворе наедине с 20S-субъединицей, легко подвергались расщеплению.
Основная часть исследований проводилась не на целом комплексе (его размер уже накладывает ограничения у метода спектроскопии — например, невозможно становится работать в большом диапазоне температур), а на двух α7 кольцах, которые спонтанно соединяются в растворе, если там нет β7 колец. В α7α7 возникает примерно такая же полость, как и преддверная, а работать с ним гораздо легче. К тому же, самые важные результаты исследователи подтвердили на целом α7β7β7α7-комплексе.
На той поверхности α7-кольца, которая обращена в сторону полости, ученые выбрали три точки, к которым «пришивали» N-конец белка (эти точки на рисунке указаны как V129, S95 и R115). «Родная» аминокислота в каждом из этих участков была заменена на цистеин, к которому с помощью специального реагента можно было теперь пришивать белковую цепочку. Белок оставался связанным с полостью до тех пор, пока в раствор не добавляли высвобождающий его агент.
Спектры белков, находящихся внутри полости, были совершенно не похожи на спектры этих белков, когда они, правильно сложенные, свободно плавали в растворе. Скорее они напоминали спектры белков в денатурированном (то есть полностью развернутом) состоянии. А это означает, что наша полость — это и есть то место, где белки «разматываются» до аминокислотной цепочки.
Стоит отметить, что к какому бы из трех возможных мест внутри полости мы ни прикрепляли наши белки, их спектры менялись очень мало, что говорит о том, что конкретное местоположение белка в полости не имеет большого значения — где бы он ни оказался, он всё равно будет развернут.
Теперь предстояло узнать, меняется ли сама полость (и если меняется, то насколько), когда в нее попадает субстрат. Оказалось, что изменения эти незначительны: комплекс разворачивает белки, практически «не двигаясь», без помощи энергичных конформационных перестроек.
Еще один интересный момент — то, что при разных температурах комплекс работал по-разному. Один из трех наших белков — EnHD — разворачивался в полости даже при 25°С, остальные же при этой температуре пребывали в состоянии, близком к свернутому, а развернуться могли только при более высокой температуре. Видимо, это связано с тем, насколько трудно распутать ту или иную структуру — EnHD, например, свернут в альфа-спираль, а FynSH3 и Pin1WW имеют бета-конформацию.
Итак, какие же выводы мы можем сделать из полученных данных? Судя по всему, дело обстоит так. Белок (состоящий из множества аминокислот, каждая из которых обладает какими-либо свойствами — гидрофильностью, гидрофобностью, электрическим зарядом) попадает в полость преддверия протеасомы. Полость эта тоже выстлана разнообразными аминокислотами и группами аминокислот, которые притягивают соответствующие аминокислоты белка (например, положительно заряженные притягивают отрицательно заряженные, и наоборот). В результате белок растягивается, теряет свою первоначальную конформацию и разворачивается в цепочку. И эта развернутая цепочка отправляется в центральную каталитическую полость протеасомы, где будет разрезана на куски.
Источник: Amy M. Ruschak, Tomasz L. Religa, Sarah Breuer, Susanne Witt, Lewis E. Kay. The proteasome antechamber maintains substrates in an unfolded state // Nature. 2010. V. 467. P. 868–871.
Источник: http://elementy.ru
05.11.2010 23:40 | |
|
