Исследовательская группа под руководством Цзянь Ху и Кенни Мерца из Мичиганского государственного университета совершила значительный прорыв в понимании работы мембранных белков, транспортирующих металлы. Их исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, фокусируется на Zrt-/Irt-подобных белках (ZIP), которые играют критическую роль в клеточных функциях и связаны с различными формами рака.
ZIP-белки отвечают за транспортировку важнейших металлов, включая цинк, железо и марганец, внутрь клеток. Нарушения в работе этих белков могут привести к серьезным заболеваниям, в том числе раку молочной железы, яичников и поджелудочной железы. Именно поэтому ученые стремятся разработать ингибиторы, способные блокировать эти белки для лечения онкологических заболеваний.
В центре внимания исследователей оказался ZIP-белок, обнаруженный в бактерии Bordetella bronchiseptica (BbZIP). Ранее было установлено, что эти белки осуществляют транспорт металлов с помощью движения, напоминающего работу лифта. Однако новое исследование выявило дополнительный механизм — шарнирное вращение, которое сопровождает вертикальное перемещение. Ученым также удалось определить точные пути, по которым металлы проникают в цитоплазму клетки.
«Одна из главных проблем заключается в том, как гидрофильные, положительно заряженные ионы металлов могут проходить через гидрофобные клеточные мембраны», — объясняют исследователи. Они обнаружили, что ZIP-белки сначала обращены наружу для приема металлов, а затем поворачиваются внутрь для их высвобождения в клетку.
Особенно важным открытием стало обнаружение нового сайта связывания металлов, который действует как ингибитор. Этот участок может функционировать как «металлический резервуар», регулирующий транспорт металлов для предотвращения их токсического накопления. Такое регулирование критически важно, поскольку переходные металлы, несмотря на их необходимость для жизни, могут быть токсичными при избыточной концентрации.
Для своего исследования команда применила комбинированный подход, включающий структурную биологию, биохимию и вычислительное моделирование. Особенно эффективным оказалось использование метадинамических симуляций со специализированными параметрами. Это стало возможным благодаря плодотворному сотрудничеству между экспериментальной группой Ху и теоретической группой Мерца.
Результаты исследования открывают новые перспективы для разработки противораковых препаратов. В будущем ученые планируют продолжить характеризацию структур белков, изучение конформационных изменений и разработку медицинской химии, нацеленной на ZIP-белки. Конечная цель — идентификация мишеней для лекарственных препаратов, которые могут стать основой для новых, более эффективных методов лечения рака.
Изображение носит иллюстративный характер
ZIP-белки отвечают за транспортировку важнейших металлов, включая цинк, железо и марганец, внутрь клеток. Нарушения в работе этих белков могут привести к серьезным заболеваниям, в том числе раку молочной железы, яичников и поджелудочной железы. Именно поэтому ученые стремятся разработать ингибиторы, способные блокировать эти белки для лечения онкологических заболеваний.
В центре внимания исследователей оказался ZIP-белок, обнаруженный в бактерии Bordetella bronchiseptica (BbZIP). Ранее было установлено, что эти белки осуществляют транспорт металлов с помощью движения, напоминающего работу лифта. Однако новое исследование выявило дополнительный механизм — шарнирное вращение, которое сопровождает вертикальное перемещение. Ученым также удалось определить точные пути, по которым металлы проникают в цитоплазму клетки.
«Одна из главных проблем заключается в том, как гидрофильные, положительно заряженные ионы металлов могут проходить через гидрофобные клеточные мембраны», — объясняют исследователи. Они обнаружили, что ZIP-белки сначала обращены наружу для приема металлов, а затем поворачиваются внутрь для их высвобождения в клетку.
Особенно важным открытием стало обнаружение нового сайта связывания металлов, который действует как ингибитор. Этот участок может функционировать как «металлический резервуар», регулирующий транспорт металлов для предотвращения их токсического накопления. Такое регулирование критически важно, поскольку переходные металлы, несмотря на их необходимость для жизни, могут быть токсичными при избыточной концентрации.
Для своего исследования команда применила комбинированный подход, включающий структурную биологию, биохимию и вычислительное моделирование. Особенно эффективным оказалось использование метадинамических симуляций со специализированными параметрами. Это стало возможным благодаря плодотворному сотрудничеству между экспериментальной группой Ху и теоретической группой Мерца.
Результаты исследования открывают новые перспективы для разработки противораковых препаратов. В будущем ученые планируют продолжить характеризацию структур белков, изучение конформационных изменений и разработку медицинской химии, нацеленной на ZIP-белки. Конечная цель — идентификация мишеней для лекарственных препаратов, которые могут стать основой для новых, более эффективных методов лечения рака.
