Вторник, 25.02.2020, 06:51
Приветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июль » 7 » Белки попадают в протеасому через «преддверие» уже развернутыми
10:51
Белки попадают в протеасому через «преддверие» уже развернутыми

Протеасома — это белковый комплекс, который занимается в клеточке избирательной деградацией белков. Хотя протеасома тщательно исследовалась с конца 1970-х годов (и за это даже была присуждена Нобелевская премия по химии 2004 года), в ее работе как и раньше много загадок и белоснежных пятен. К примеру, не до конца исследован вопрос о том, как и где «разматывается» белок, входящий в протеасому, и как конкретно ей удается удержать белок раскрученным. Статья, размещенная не так давно в журнальчике Nature, дает ответы на эти вопросы.В цитоплазме клеточки плавает огромное количество белков, и их состав повсевременно обновляется — с рибосом сходят «новорожденные» белки, а «состарившиеся», покоробленные и ошибочно сложенные подвергаются расщеплению (о том, как складываются белки, см.: Помогать науке можно играя, «Элементы», 01.09.2010; о том, какой вред могут нанести клеточке ошибочно сложенные белки, см.: Нейрофибриллярные клубки при заболевания Альцгеймера — не убийцы, а заступники клеток?, «Элементы», 15.05.2010).Ликвидирование «неугодных» белков происходит 2-мя способами. Во-1-х, белок может быть проглочен лизосомой (она уничтожает белки не очень избирательно; не считая того, лизосомы — это всё-таки органеллы, они очень большие, чтоб встречаться в каждом клеточном «закоулке» и обеспечивать повсеместную потребность клеточки в деградации белков). Во-2-х, белок может быть пойман протеасомой (см. также Proteasome), о чём мы на данный момент и побеседуем.Протеасома — огромный (с молекулярной массой около 2000 килодальтон) белковый комплекс. Традиционная протеасома состоит из одной центральной частички (ее коэффициент седиментации — см. седиментационный анализ — составляет 20S, и так — 20S — ее обычно и именуют), в какой происходит расщепление белка, и 2-ух регуляторных (19S), расположенных от нее с 2-ух сторон. 19S-частицы распознают субстрат и посылают его «в пасть» 20S.Протеасома не занимается разбоем и не уничтожает 1-ые встречные белки. Ее жертвы должны быть помечены «черной меткой» — цепочкой из более 4 малеханьких белков убиквитинов (кстати, возникают данные о том, что роль убиквитина не всегда настолько «убийственна», см. статью «Вездесущий убиквитин»). «Пришивание» убиквитина к обреченному белку происходит в несколько стадий при помощи 3-х видов ферментов. Конкретно убиквитиновую цепочку и распознают 19S-частицы, после этого посылают «смертника» «на эшафот».Структура 20S-частицы протеасомы из археи Thermoplasma acidophilum. Catalytic chamber — каталитическая полость, Antechamber — «преддверия». V129, S95 и R115 — остатки валина, серина и аргинина, которые были изменены на цистеин, после этого к ним можно было прикреплять белки (см. ниже). Изображение из обсуждаемой статьи в Nature20S-частицы состоят из 4 сложенных в стопку колец, каждое из которых, в свою очередь, образовано семью субъединицами. Каждое внешнее кольцо образовано семью альфа-субъединицами (?7); они служат местом прикрепления для 19S-частиц и «дверью», в которую заходит обреченный белок. Каждое внутреннее кольцо образовано семью бета-субъединицами (?7), и конкретно в их и происходит расщепление белков. В 20S-частице есть три полости — одна центральная, каталитическая, в какой расщепляются белки, и два «преддверия», где белки томятся перед тем, как «взойти на эшафот».Обычная логика дает подсказку, что, до того как разрезать на кусочки запутанную белковую цепочку, ее нужно распутать, хотя бы отчасти. Разумеется, белки начинают разворачиваться в 19S-частице протеасомы, так как у 20S-частицы отверстие очень узенькое, всего 13 A, и свернутый белок в него просто не пролезет. Но вот что происходит с белком в «преддверии» и в каком он там находится состоянии, пока не было достоверно понятно."Группа исследователей из Института Торонто (Канада) и Института биохимии Макса Планка (Германия) высказала разумное предположение, что разворачивание белковой цепочки происходит в «преддверных» полостях 20S-частицы. Чтоб обосновать это (а заодно изучить, что все-таки происходит с белком там, снутри) они провели серию тестов с внедрением ЯМР-спектроскопии (см. NMR spectroscopy, также ядерный магнитный резонанс).Чтоб изучить работу преддверной полости более тщательно и выпукло, исследователи взяли для тестов сходу три белка, как можно более непохожие друг на друга по типу складывания, заряду и т. д. Белки эти (если быть четким, это были не целые белки, а только белковые куски, с которыми просто удобней было работать) назывались EnHD, FynSH3 и Pin1WW. Они все, будучи оставленными в растворе наедине с 20S-субъединицей, просто подвергались расщеплению.Основная часть исследовательских работ проводилась не на целом комплексе (его размер уже накладывает ограничения у способа спектроскопии — к примеру, нереально становится работать в большенном спектре температур), а на 2-ух ?7 кольцах, которые спонтанно соединяются в растворе, если там нет ?7 колец. В ?7?7 появляется приблизительно такая же полость, как и преддверная, а работать с ним еще легче. К тому же, важнейшие результаты исследователи подтвердили на целом ?7?7?7?7-комплексе.На той поверхности ?7-кольца, которая обращена в сторону полости, ученые избрали три точки, к которым «пришивали» N-конец белка (эти точки на рисунке указаны как V129, S95 и R115). «Родная» аминокислота в каждом из этих участков была заменена на цистеин, к которому при помощи специального реагента можно было сейчас пришивать белковую цепочку. Белок оставался связанным с полостью до того времени, пока в раствор не добавляли высвобождающий его агент.Диапазоны белков, находящихся снутри полости, были совсем не похожи на диапазоны этих белков, когда они, верно сложенные, свободно плавали в растворе. Быстрее они напоминали диапазоны белков в денатурированном (другими словами стопроцентно развернутом) состоянии. А это значит, что наша полость — это и есть то место, где белки «разматываются» до аминокислотной цепочки.Необходимо отметить, что к какому бы из 3-х вероятных мест снутри полости мы ни прикрепляли наши белки, их диапазоны изменялись сильно мало, что гласит о том, что конкретное положение белка в полости не имеет огромного значения — где бы он ни оказался, он всё равно будет развернут.Сейчас предстояло выяснить, изменяется ли сама полость (и если изменяется, то как), когда в нее попадает субстрат. Оказалось, что конфигурации эти малозначительны: комплекс разворачивает белки, фактически «не двигаясь», без помощи энергичных конформационных перестроек.Очередной увлекательный момент — то, что при различных температурах комплекс работал по-разному. Один из 3-х наших белков — EnHD — разворачивался в полости даже при 25°С, другие же при этой температуре пребывали в состоянии, близком к свернутому, а развернуться могли только при более высочайшей температуре. Видимо, это связано с тем, как тяжело распутать ту либо иную структуру — EnHD, к примеру, свернут в альфа-спираль, а FynSH3 и Pin1WW имеют бета-конформацию.Итак, какие же выводы мы можем сделать из приобретенных данных? Судя по всему, дело обстоит так. Белок (состоящий из огромного количества аминокислот, любая из которых обладает какими-либо качествами — гидрофильностью, гидрофобностью, электронным зарядом) попадает в полость преддверия протеасомы. Полость эта тоже выстлана различными аминокислотами и группами аминокислот, которые притягивают надлежащие аминокислоты белка (к примеру, положительно заряженные притягивают негативно заряженные, и напротив). В итоге белок растягивается, теряет свою первоначальную конформацию и разворачивается в цепочку. И эта развернутая цепочка отчаливает в центральную каталитическую полость протеасомы, где будет разрезана на кусочки.

Просмотров: 170 | Добавил: admin | Рейтинг: 0.0/0