Фолдинг белков — это процесс, посредством которого неорганизованные цепи аминокислот принимают специфическую форму и тем самым обретают специализацию: одни станут мышцами, другие — гормонами, третьи — ферментами… При этом сам процесс остаётся для учёных большой загадкой, подступиться к решению которой попробовала научная группа под руководством Эверетта Липмана из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США). Результаты этой попытки изложены в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Science.

Как поясняет г-н Липман, финальная форма протеина в первую очередь определяется последовательностью аминокислотных компонентов в оригинальной цепи. В процессе фолдинга эти компоненты мешают друг другу, и лишь тогда, когда найдена правильная конформация, цепь выходит из переходного состояния и «фиксируется навсегда».

Рис. 1. Протеин в процессе фолдинга (иллюстрация Benjamin Schuler).

Калифорнийские учёные решили разобраться с тем, как химическая последовательность протеина определяет то, чем он станет и насколько быстро это произойдёт.

Используя денатурирующий реагент, позволяющий распутывать белки, приводя их в исходное состояние, исследователи смогли увидеть их фолдинг в максимально приближенных к натуральным условиях при большом разведении в микрожидкостном смесителе. Измерения показали, что

внутреннее трение компонентов играет более важную роль в процессе фолдинга, чем это казалось, особенно когда исходная структура протеина (до фолдинга) представляет собой более компактную конформацию. Внутреннее трение замедляет фолдинг, уменьшая скорость, с которой аминокислотные цепи «исследуют» различные конформации.

Рис. 2. Вот в таких микрожидкостных смесителях и проводились эксперименты. (Фото Shawn Pfeil / UC Santa Barbara).

Казалось бы, ну и что тут такого? Трутся, медленно складываются: ничего интересного. Однако у всего этого есть неожиданные и, самое главное, чрезвычайно важные следствия. Чем выше внутреннее трение, тем дольше протеин ищет ту единственно правильную конформацию и тем выше вероятность того, что молекула «застрянет» в не до конца сложенном состоянии, что, в свою очередь, грозит переходом в состояние с неправильным фолдингом. Агрегация же неправильно сложенных протеинов с образованием амилоидных бляшек приводит ко многих нервно-дегенеративным недугам, таким как болезнь Альцгеймера.

Неясным остаётся лишь то, каким образом мы можем повлиять на внутреннее трение, чтобы предотвратить ошибочный фолдинг протеинов. А вот ещё вопрос: почему ошибочный фолдинг случается ближе к старости? Трение увеличивается? Словом, пока вопросов больше, чем ответов, но первый шаг в «расшифровке» фолдинга белков сделан, и теперь остаётся ждать новых исследований.