Обнаружены белки Lego: самособирающиеся белковые комплексы, основанные на единственной мутации, могут обеспечить основу для наноструктур

Гемоглобин и множество других белковых комплексов симметричны: состоят из идентичных единиц. А поскольку идентичные единицы образуются из одного и того же гена, каждая генетическая мутация повторяется в комплексе несколько раз. Мутации, которые создают липкие пятна и повторяются на противоположных сторонах комплекса, могут заставить белки складываться в длинные белковые волокна.

В отличие от амилоидоподобных белковых волокон, комплексы в этих стопках не изменяют форму и не разворачиваются для сборки.Липкость возникает из-за того, что мутация заменяет аминокислоту, которая обычно является гидрофильной — «водолюбивой», на гидрофобную — «водоненавистническую». В водной среде, в которой движутся белки, гидрофобные области этих белков предпочитают взаимодействовать друг с другом, как пузырьки пены в воде.

В своих экспериментах Леви и его группа, включая Гектора Гарсиа-Сейсдедоса, Шарли Эмперер-Мот (который сейчас находится в Национальной консерватории искусств и ремесел в Париже) и Надава Элада из отдела поддержки химических исследований Института Вейцмана, начали с ультра- симметричный белковый комплекс, состоящий из восьми одинаковых единиц. Они следовали только одному правилу мутации белков: замените гидрофильную аминокислоту на гидрофобную, «липкую».

Команда первоначально создала белки с тремя мутациями двух разных липких аминокислот и наблюдала самосборку, подобную Lego, в обоих случаях. Продолжая расследование, команда экспериментировала с каждой мутацией индивидуально и обнаружила, что одна из них способна самостоятельно производить длинные волокна.Итак, могут ли мутации, которые делают только одно — увеличивать липкость поверхности белка, — вызывать самосборку, подобную Lego? Исследователи мутировали 11 дополнительных белков, которые, как известно, образуют симметричные комплексы — всего 73 различных мутации — и произвели их в клетках пекарских дрожжей, добавив флуоресцентную белковую «метку» для их визуализации.

В 30 из этих вариаций исследователи наблюдали поведение, предполагающее самосборку: примерно половина из них была собрана в длинные волокна, а другая половина была собрана вместе более аморфным образом, образуя «фокусы».Если исследователи так легко воспроизвели феномен серповидно-клеточных филаментов в лаборатории, почему его больше не наблюдают в биомедицинских исследованиях? Леви предлагает два ответа: во-первых, команда обнаружила, что естественно симметричные белки эволюционировали, чтобы иметь на своей поверхности дополнительные гидрофильные аминокислоты, что сводит к минимуму риск самосборки.

Во-вторых, говорит Леви, исследователи, вероятно, видят больше сборок Lego, чем они думают: «Теперь, когда исследователи знают, что они могут так легко развиваться, они могут более внимательно смотреть на фокусы и видеть гораздо больше биологически значимых сборок Lego».«Кроме того, — добавляет он, — филаменты так легко производятся в дрожжах, что они могут быть хорошими кандидатами для создания каркаса из наноструктур.

Наше исследование было уникальным тем, что не требовало сложного вычислительного дизайна и нам не приходилось сканировать тысячи. мутаций, чтобы найти ту, которую мы хотели. Мы просто начали с существующей структуры и нашли простую стратегию, чтобы вызвать сборку нитей ».

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.