Российские ученые предложили способ получения трехмерной структуры для больших мембранных белковых комплексов методами малоуглового рассеяния. Технология позволяет лучше понимать их функцию и контролировать работу, что крайне важно при создании новых лекарственных препаратов. Полученные данные о структуре типичного для бактерий белкового комплекса могут помочь в разработке новых антибиотиков. Статья опубликована в журнале Acta Crystallographica sect. D.
«Органы чувств» бактерий и архей — двухкомпонентные сигнальные системы, такие как мембранный белковый комплекс сенсорного родопсина 2 и белка-трансдьюсера в мембране археи Natronomonas pharaonis. Сенсорный родопсин 2 активируется в ответ на синий свет и передает сигнал белку трансдьюсеру. Трансдьюсер запускает работу бактериального жгутика, который уводит архею прочь от синего света, соседствующего в электромагнитном спектре с ультрафиолетовым, который имеет опасный мутагенный эффект. Для получения структурных параметров различных белков часто используется метод малоуглового рассеяния. С его помощью можно получить структуры низкого разрешения, которые позволяют приблизительно понять поведение белков в растворе.
Ученые из МФТИ совместно с коллегами из Объединенного института ядерных исследований города Дубны использовали структуры высокого разрешения для частей белкового комплекса и объединили их с данными, полученные методом малоуглового рассеяния. Таким образом, авторы соединили части большого комплекса и собрали трехмерную модель белка по частям, как мозаику. Используя метод молекулярного моделирования, ученые установили взаимную ориентацию частей комплекса относительно друг друга и получили полноразмерную модель белка высокого разрешения.
В природе встроенные в мембраны белки окружены липидами, при их исследовании образцы проходят стадию солюбилизации, в процессе которой мембранную часть белковых комплексов окружают молекулы поверхностно-активных веществ (детергентов). Это стабилизирует белковые комплексы в растворе, не дает им слипнуться и выпасть в осадок. Однако детергенты вносят существенный вклад в картину рассеяния. Вначале авторы получали неверную модель комплекса в так называемом Y-состоянии, так как основывались на предположении, что картина малоуглового рентгеновского рассеяния представлена исключительно целевыми белками. Когда исследователи учли вклад детергентного пояса, они получили очень точную модель. Методика стала примером по выбору оптимальной стратегии обработки данных малоуглового рассеяния для больших мембранных белковых комплексов.
«Модель высокого разрешения большого мембранного белкового комплекса была получена благодаря совместному использованию мощнейших методов структурных исследований: малоугловому рентгеновскому и нейтронному рассеянию. Сочетание этих методов с методами молекулярного моделирования позволило получить совершенно новую модель высокого разрешения для двухкомпонентного сигнального белкового комплекса», — рассказывает руководитель исследования Александр Куклин.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
