Как хвосты белков влияют на встраивание в мембрану и генетические болезни?

Недавно в журнале Nature Communications были представлены результаты работы в лаборатории доктора Нира Флумана из Института Вейцмана науки. Исследованием руководили доктора Илья Калинин и Хадас Пелед-Зехави, которые изучали способ, позволяющий белкам правильно «вшиваться» в жировую клеточную мембрану. Снаружи эта мембрана защищает клетку, внутри – разграничивает отсеки и обеспечивает ключевые обменные процессы.
Как хвосты белков влияют на встраивание в мембрану и генетические болезни?
Изображение носит иллюстративный характер

Главным открытием стало то, что тысячи белков зависят от своих хвостов для успешного встраивания в мембрану. В сложных случаях, когда белок проходит через мембрану многократно, последний виток (спираль) может застревать и нарушать работу белка. Для решения этой проблемы организм эволюционно нашёл два пути: у некоторых белков достаточно длинный хвост, чтобы вытолкнуть спираль, а у других хвост короче, зато он стал гидрофобным.

Гидрофобность коротких хвостов способствует перемещению последней спирали из внутренней области к наружной части мембраны, помогая нужному фрагменту плотно зафиксироваться в липидном слое. Однако одна лишь гидрофобность не всегда справляется со значительной толщиной мембраны. Именно поэтому учёные выявили, что белок YidC может «сплющивать» участок мембраны, облегчая прохождение хвостов, которые обладают водоотталкивающими свойствами.

По статистике, около 1400 белков в организме человека имеют короткие хвосты и, как выяснилось в ходе исследования, могут полагаться на гидрофобность и YidC для финального этапа встраивания. Удаление или нарушение функции YidC затрудняет процесс «пришивания» последней спирали, что приводит к сбоям в работе белка и потенциально к развитию болезненных состояний.

Учёные проанализировали базу данных с ДНК-последовательностями и обнаружили пять редких генетических заболеваний, связанных с мутациями, уменьшающими или полностью устраняющими гидрофобность коротких хвостов. В двух случаях показано, что финальная спираль не встраивается в мембрану, белок оказывается дефектным и попадает в органеллу, отвечающую за уничтожение повреждённых молекул. Одно из таких нарушений приводит к эпилепсии, а другое связано с воспалительными реакциями.

«Тысячи мутаций в мембранных белках вызывают человеческие заболевания, и мы не понимаем большинство из них. Если мы сможем выяснить, какие именно последовательности в белках важны для их встраивания в мембрану и нормального функционирования, как мы сделали с короткими хвостами, то сможем лучше понять эти загадочные генетические болезни и искать эффективные способы лечения», – отметил доктор Нир Флуман.

Весь комплекс проведённых экспериментов подтверждает, что правильная длина и гидрофобность белковых хвостов имеет решающее значение для корректного «протягивания» последних спиралей, а также для предупреждения редких генетических нарушений. В результате данные исследования открывают путь к более глубокому пониманию мембранной биологии и созданию новых подходов к лечению болезней, обусловленных дефектами во встраивании белков.


Новое на сайте

20865Как исследовательские модели OpenAI обходили ограничения и присваивали чужие данные 20864Атака на BeyondTrust: шпионская группа получила доступ к серверам поддержки 20863Как пакет imgdecode превращает npm-зависимость в загрузчик вредоносного кода? 20862Как PEERSTITCH обходит проверки VPN-сессий FortiOS? 20861Что происходит, когда ИИ-агент выходит за пределы тестовой среды? 20860Как 37-летняя ошибка открыла путь к root в OpenBSD 7.9? 20859ИИ-модели для SOC: точный ответ зависит от улик 20858Как одна учётная запись ConnectWise открыла доступ к 173 арендаторам Microsoft 365? 20857Пять минут до заражения: как подменили обновления AOMEI Backupper 20856Ловушка под видом регистрации: как UAT-11985 крадёт аккаунты Google 20855Может ли виртуальная машина прочитать память хоста? 20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси? 20853В Индии имя звонящего появится на экране вместе с номером 20852Как проверить готовность команды к звонку с клонированным голосом? 20851Уязвимости MarkLogic: делегированные права могли открыть путь к администраторскому...
Ссылка