Группа американских ученых из Чикагского и Гарвардского университетов обнаружила, что многие белки клетки могут возвращаться к нормальной работе после теплового шока, а некоторые из них даже продолжают функционировать в составе агрегатов, которые образуются при высокой температуре. Кроме того, оказалось, что сама агрегация белков во время теплового шока не обязательно приводит к их последующей деградации, а скорее выполняет защитную и регуляторную функции. Исследование опубликовано в журнале Cell.

Диаграмма перехода белков в агрегаты при повышении температуры: нижняя горизонтальная полоса соответствует 30 градусам Цельсия, три верхние — 46 градусам в течение 2, 4 и 8 минут (снизу вверх). Каждая вертикальная полоска соответствует одному белку. Цвет кодирует степень растворимости: голубое — растворимая форма, желтое — агрегаты.Изображение: Edward W.J. Wallace et al., Cell, 2015

Ученые исследовали судьбу тысячи различных белков дрожжей в ходе теплового шока. Так называют резкое повышение температуры клетки до значений, которые еще не являются летальными. Известно, что при этом многие белки денатурируют, образуются белковые агрегаты, но одновременно запускается и специфическая защитная реакция, чья задача — минимизация последствий высокой температуры.

В ходе исследования тысячи дрожжевых белков оказалось, что 170 из них будучи нагреты до 46 градусов Цельсия, формировали агрегаты, которые впоследствии «распутывались», а не отправлялись на утилизацию. Для доказательства этого факта исследователи маркировали белки изотопными метками перед нагревом, а затем изучали клетки после восстановления.

На втором этапе исследования ученые подвергли детальному анализу три белка, которые в нормальных условиях образуют комплекс, связывающий аминокислоты и тРНК. Даже в агрегированном состоянии после теплового воздействия белки оказались способны формировать функциональный комплекс, связывающийся с тРНК. По словам авторов, агрегация обычно деактивирует подавляющее большинство белков, и факт, что некоторые из них способны оставаться активными, указывает на необходимость переосмысления биологического смысла агрегации в результате теплового шока. Основываясь на предыдущих результатах, авторы полагают, что агрегация белков может быть не просто пассивной реакцией на повышение температуры, но механизмом, в ходе которого происходит переориентация клетки на синтез белков, необходимых для преодоления шока.