Ученые выяснили структуру важнейшего белка Ltn1

Источник: phys.org

Белок Ltn1 имеет огромное значение для контроля качества белков, производимых в живых клетках. Кроме того, ученые полагают, что протеин имеет отношение к нейродегенеративным заболеваниям. Ltn1 привлек к себе внимание биологов несколько лет назад. Тогда исследователи корпорации Novartis-Phenomix зафиксировали, что мыши с неизвестной мутацией гена рождаются нормальными, но вскоре подвергаются прогрессирующему параличу. В сотрудничестве с профессором Клаудио Джоазейро (Исследовательский институт Скриппса, США) ученые выяснили, что мутировавший ген обычно кодирует фермент Е3-убиквитинлигазу. Возникший у мышей нейродегенеративный синдром напоминает болезнь Лу Герига (боковой амиотрофический склероз). В ходе дальнейшего исследования профессор Джоазейро и его докторант Марио Х. Бенгстон выяснили, что протеин (его обозначили Ltn1) служит контролером качества для рибосом.

Рибосомы — это клеточные машины, производящие белки по определенной инструкции. Но иногда рибосомы получают неправильный генетический код, и начинают производить аномальные белки, называемые «непрерывными» (или бесконечными). В итоге рибосомная машина застревает на производстве одного белка и глохнет. Это явление можно сравнить с офисным принтером, «зажевавшим» лист бумаги. Ltn1 избавляет рибосомы от застрявшей операции и помечает «непрерывные» белки молекулой убиквитина. Благодаря этой метке неправильные белки уничтожаются протеасомами — блуждающими ликвидаторами клеточного мусора. Чтобы более точно выяснить механизм действия Ltn1, ученые поставили перед собой новую цель — определить структуру белка. В проекте приняли участие профессора Бриджит Каррагер и Клинтон Поттер.

Методика ядерного магнитного резонанса оказалась неприемлема для изучения Ltn1, так как молекула имеет слишком большой размер. Кроме того, высокая гибкость молекулы не позволила использовать методику рентгеновской кристаллографии. В итоге ученые остановили свой выбор на расширенной электронной микроскопии. Исследования проводились в лаборатории Национального Ресурса автоматизированной молекулярной микроскопии (NRAMM), при участии лаборанта Дмитрия Люмкиса. Он получил качественное 3D-изображение 20 конформаций белка, что никогда ранее не достигалось для молекул такого небольшого размера. Обычно электронная микроскопия позволяет определить 2-3 конформационных состояния белковых комплексов, размер которых на порядок больше Ltn1.

Анализ показал, что протеин имеет удлиненную, дважды сочлененную и чрезвычайно гибкую структуру. Молекула имеет два рабочих конца — N и С. Ученые предположили, что N-конец отвечает за связь с рибосомами, в то время как С-конец занимается убиквитилированием «непрерывных» белков. Вполне возможно, что высокая гибкость комплекса необходима для того, чтобы работать с различными типами «непрерывных» белков, застрявших в рибосоме. В ближайшее время команда планирует определить структуру отдельных сегментов Ltn1, которые являются более жесткими, с помощью рентгеновской кристаллографии. Это позволит приблизиться к получению модели фермента на атомном уровне. Другая важная задача — определение структуры Ltn1 в момент прикрепления к рибосоме и в процессе работы с «непрерывными» белками.