Обнаружена неизвестная защита для белков
Когда клетки испытывают нагрузку из-за жары или стресса, белки-герои вступают в свои права. Их миссия: защищать другие белки.
Белки - настоящие рабочие лошадки, выполняющие множество функций в каждом организме. Однако белки обычно очень чувствительны к стрессу и теплу: они выпадают, а также грозят слипнуться и вызвать повреждение клетки. Этому противодействуют так называемые Hsps (белки теплового шока), группа белков, известная уже некоторое время. Однако ранее упускали из виду другой тип термостабильного защитного белка. Группа под руководством клеточного биолога Юкихиде Томари из Токийского университета сначала обнаружила их у плодовой мушки дрозофилы, а затем и в клетках человека: белки-герои (англ. Их присутствие может, например, защитить наши нервные клетки от патологических отложений, сообщает исследовательская группа в журнале «PLOS Biology».
Японское слово «герой-герой» означает не герой, а свободный или гибкий. Потому что вместо того, чтобы принимать четко определенную структуру, белки, которые либо сильно положительно, либо сильно отрицательно заряжены, имеют тенденцию быть громоздкими. Как выяснила команда Томари, в пробирке они защищали самые разные белки от теплового шока, обезвоживания и различных химических веществ. Герои также предотвращают отложение в клеточных культурах белков, которые естественным образом склонны к слипанию, таких как белок TDP-43, который накапливается в мозге пациентов с боковым амиотрофическим склерозом (БАС)..
Не только клетки плодовой мушки, но и клетки человека содержат сотни белков, которым не может навредить даже нагревание примерно до 95 градусов Цельсия. Это показал еще один эксперимент ученых. В поисках распределения ролей в семействе белков они более внимательно изучили шесть представителей-героев, которые были особенно распространены и так же деформированы, как родственные белки плодовой мушки. Основываясь на их соответствующих молекулярных массах, они назвали их Hero7, -9, -11, -13, -20 и -45. Для этого исследователи манипулировали нервными клетками, которые они вырастили из стволовых клеток человека: теперь каждая линия производила особенно большое количество по одному герою. Затем они ввели в клетки версию белка БАС TDP-43, который слипается в светящиеся комки в нормальных условиях, даже без теплового стресса. Под микроскопом было показано, что отдельные варианты Hero предотвращают агрегацию: клетки с повышенным уровнем Hero7, -9, -11 или -45 не светились, в то время как в других клетках образовывались большие светящиеся скопления TDP-43. Из этого и других тестов исследователи делают вывод, что среди героев нет такого понятия, как супергерой, одинаково защищающий все белки. Вместо этого каждый белковый герой, кажется, специализируется на своих подопечных.
В отличие от классических белков Hsp, которые активно помогают неправильно свернутым или слипшимся белкам вернуть правильную структуру, Heros, вероятно, связываются с ними более пассивно. «Взаимодействия кажутся слабыми и преходящими по своей природе», - говорит Томари. Поэтому сложно понять, с какими белками связываются герои и как они на самом деле их защищают. Этот механизм еще нуждается в уточнении. Тем не менее, открытие новых защитных белков чрезвычайно интересно, говорит биохимик Джеймс Шортер, который не принимал участия в исследовании и занимается исследованиями белков с неправильной укладкой и помощников укладки белков в Университете Пенсильвании.
Потому что неправильно свернутые белки играют важную роль не только в БАС, но и в других заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера. Более высокая концентрация белков Hero может помочь предотвратить образование бляшек болезни Альцгеймера. Томари говорит, что, скорее всего, он мог представить это в виде генной терапии. Однако до сих пор то, работает ли этот принцип здесь вообще, является чистой спекуляцией, тем более что бета-амилоид белка болезни Альцгеймера откладывается не внутри, а снаружи клеток. Однако японский исследователь считает, что недавно открытые белки могут быть полезны и для других целей, например, для стабилизации лекарств на белковой основе.