Результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature, проливают новый свет на то, как работает этот процесс, и закладывают основу для потенциальных будущих методов лечения таких заболеваний, как рак, болезнь Альцгеймера и муковисцидоз.
«Точное определение того, как белки собраны и функционируют, имеет ключевое значение для понимания того, как организм работает на самом базовом уровне», – сказал профессор VAI Хуилин Ли, доктор философии.D., руководитель программы структурной биологии института и старший автор исследования. "Наши результаты представляют собой карту для будущих исследований, которые однажды могут быть преобразованы в способы борьбы с болезнями."
Белки – это молекулярные рабочие лошадки организма, отвечающие за выполнение почти всех биологических функций.
Примерно треть белков – это мембранные белки, в чьи обязанности входит передача информации в клетки и от них, а также транспортировка ионов и молекул через клеточную мембрану, а также другие жизненно важные задачи. Эти важные роли делают их популярными для терапии – более половины лекарств на рынке нацелены на мембранные белки как средство лечения болезней.
Мембранный комплекс эндоплазматического ретикулума, или EMC, встроен в эндоплазматический ретикулум, систему мембран внутри клеток, которая играет роль в создании, редактировании и транспортировке белков.
Когда оборудование EMC выходит из строя, производство белка может пойти не так, что приведет к деформированию белков, которые не могут выполнять свою работу должным образом. Например, проблемы с EMC напрямую связаны с муковисцидозом, генетическим заболеванием легких, вызванным неправильной сборкой белка под названием CFTRDF508.
Используя мощные криоэлектронные микроскопы института (крио-ЭМ), Ли и его коллеги визуализировали ЭМС обычного штамма дрожжей.
Дрожжи – широко используемые модели в биологии, потому что они имеют многие из тех же молекулярных систем, что и люди, но их гораздо проще изучать.
Они обнаружили, что дрожжевой EMC больше, чем считалось ранее, и содержит восемь белковых субъединиц вместо шести.
Кроме того, ядро EMC напоминает белок, который выполняет ту же функцию, что и EMC у бактерий, что позволяет предположить, что EMC у эукариотических организмов, таких как млекопитающие, мог возникнуть из бактериальных систем.
В совокупности полученные данные проливают свет на то, как мембранные белки закрепляются в мембранах и как они меняют свою неструктурированную форму в функциональную, оказавшись там, – процессы, которые до сих пор не были хорошо изучены.