Российские ученые пересмотрели существующую модель структуры белка актина и внесли в нее исправления. Оказалось, что мономеры в фибриллах актина укладываются по принципу лестницы, а не двойной спирали, как считалось ранее. Уточнение позволит повысить эффективность лечения тяжелых мышечных патологий. Результаты работы опубликованы в International Journal of Molecular Science.
Исследователи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Института белка РАН и ряда других российских институтов проверили гипотезу о том, что фибриллярный белок актин существует в виде двойной спирали. С помощью трансмиссионного электронного микроскопа ученые получили микрофотографии фибриллярного актина. Оказалось, что мономеры актиновых фибрилл соединяются друг с другом по типу лестницы.
Актин — самый распространенный белок эукариот, обеспечивающий подвижность клеток и поддерживающий их структуру, он существует в двух формах: глобулярной и фибриллярной. С середины прошлого века устоялось мнение, что фибриллярный актин в клетках эукариот укладывается в двойную спираль. Однако нестыковки новых экспериментальных данных с теорией подтолкнули исследователей к проверке этой модели. Например, ранее было показано, что введение дисульфидных связей между мономерами в фибриллярном актине приводит к разрушению его структуры, тогда в двухспиральной модели это обстоятельство не должно было бы повлиять на структуру. Кроме того, противоречивыми оказались данные по отдельным участкам фибриллярного актина, защищенным от воздействия протеаз. Эти участки оказываются недоступными растворителю, тогда как в двухспиральной модели актина эти участки должны быть доступны действию протеаз.
«Большая защищенность этих участков от воздействия протеаз свидетельствует о том, что они входят в остов фибриллярного актина, для которого характерна плотная упаковка боковых групп. Такая упаковка приводит к экранированию протяженных участков полипептидной цепи по отношению к воздействию протеаз, а значит, и уменьшению площади поверхности, доступной растворителю, в сравнении с мономерной формой актина. Нами были рассчитаны площади поверхностей, доступные растворителю для мономерной и нескольких фибриллярных структур актина, представляющих двойную спираль и состоящих из 16, 14, 12, 10 и 8 мономеров соответственно. Было показано, что для всех участков, кроме одного, площадь доступной растворителю поверхности одинакова как для мономерного актина, так и для актина, входящего в структуру фибриллы. То есть в данных структурах эти участки должны быть одинаково доступными для воздействия протеаз, как в мономерной, так и в фибриллярных структурах, что вступает в противоречие с экспериментальными данными», — рассказывает руководитель работы Оксана Галзитская.
Исправление ошибок в модели позволит повысить эффективность исследований и разработок фармпрепаратов для лечения заболеваний, связанных с дефектами актиновых молекул, которые приводят к нарушениям формирования филаментов. Речь идет прежде всего об актиновой и немалиновой миопатиях — тяжелых формах генетических мышечных патологий, которые проявляются выраженной гипотонией и слабостью мышц, серьезно влияют на качество и продолжительность жизни.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
