Группа исследователей во главе с Геттингенским университетом обнаружила новый переключатель в белках с широким спектром применения в лечении, – пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature. Белки выполняют широкий спектр функций в клетке каждого живого организма, играя важную роль почти в каждом биологическом процессе.

Они не только управляют нашим метаболизмом, управляют клеточной передачей сигналов и отвечают за производство энергии, но и в качестве антител также являются передовыми работниками нашей иммунной системы, борющимися с патогенами человека, такими как коронавирус. Принимая во внимание эти важные обязанности, неудивительно, что активность белков строго контролируется. Существует множество химических переключателей, которые контролируют структуру и, следовательно, функцию белков в ответ на изменение условий окружающей среды и стресс.

Считалось, что биохимические структуры и режимы работы этих переключателей хорошо изучены. Поэтому группа исследователей из Геттингенского университета была удивлена, обнаружив совершенно новый, но до сих пор упускаемый из виду переключатель включения/выключения, который, кажется, является повсеместным регуляторным элементом в белках во всех сферах жизни.

Исследователи исследовали белок патогена человека Neisseria gonorrhoeae, который вызывает гонорею, бактериальную инфекцию, с более чем 100 миллионами случаев во всем мире. Это заболевание обычно лечат антибиотиками, но рост устойчивости к антибиотикам представляет серьезную угрозу. Чтобы определить новые методы лечения, они изучили структуру и механизм белка, который играет ключевую роль в углеродном метаболизме патогена.

Удивительно, но белок может включаться и выключаться путем окисления и восстановления (известного как «окислительно-восстановительный переключатель»). Ученые подозревали, что это было вызвано обычным и хорошо зарекомендовавшим себя «дисульфидным переключателем», образовавшимся между двумя аминокислотами цистеина. Когда они расшифровали рентгеновские структуры белка в состоянии «включено» и «выключено» на ускорителе частиц DESY в Гамбурге, Германия, они были поражены еще большим сюрпризом. Химическая природа переключателя была совершенно неизвестна: он образован между лизином и аминокислотой цистеина с мостиковым атомом кислорода.

«Я не мог поверить своим глазам, – говорит профессор Кай Титтманн, руководивший исследованием, когда вспоминает, как впервые увидел структуру переключателя романа. – Сначала мы думали, что это должно было образоваться искусственно как побочный продукт экспериментального процесса, поскольку это химическое соединение было неизвестно».

Тем не менее, многочисленные повторения экспериментов всегда давали один и тот же результат, а анализ базы данных структуры белков показал, что есть много других белков, которые, скорее всего, обладают этим переключателем, который, по-видимому, ускользнул от более раннего обнаружения, поскольку разрешение анализа структуры белка было недостаточным, чтобы обнаружить это наверняка. Исследователи признают, что удача была на их стороне, потому что измеренные ими кристаллы позволили определить структуру белка с чрезвычайно высоким разрешением, а это означает, что новый переключатель нельзя было пропустить.

«Обширный скрининг высококачественных кристаллов протеина действительно окупился, я очень рада», – говорит Мари Венсьен, первый автор статьи.

Исследователи полагают, что открытие нового белкового переключателя повлияет на науки о жизни во многих отношениях, например, в области дизайна белков. Это также откроет новые возможности для медицинских приложений и разработки лекарств. Известно, что многие человеческие белки с установленной ролью в тяжелых заболеваниях находятся под окислительно-восстановительным контролем, и недавно обнаруженный переключатель, вероятно, также играет центральную роль в регулировании их биологической функции.