Новости химической науки > Флуоресценция покажет, как клетка избавляется от мусора

Разрушение отслуживших свой срок, ненужных или просто дефективных белков в протеасоме – мусороперерабатывающем заводе клетки – важно для других клеток: мусор, «выброшенный» одной, может собираться около других.

Результатом нового исследования стало построение новой, более полной картины того процесса, при котором клетки используют пептиды для того, чтобы отмечать белки, которые должны быть дезинтегрированы в протеасоме.

Один из сценариев деградации белков заключается в том, что для метки белков, предназначенных к разрушению, клеточная машинерия использует пептиды-убихитины (ubiquitins). Этот процесс, который позволяет поддерживать содержание белков в клетке на должном уровне, чрезвычайно важен для здоровья организма, в том числе и человека. За открытие процесса деградации белков с участием убихитина в 2004 году была присуждена Нобелевская премия по химии, однако до настоящего времени точные детали этого процесса неизвестны.

Когда в протеасоме (обозначена желтым и оранжевым) разрушается белок, один из его концов входит в центральный канал протеасомы (слева); когда белок протягивается через протеасому, он полностью разрушается на фрагменты (справа). (Рисунок из Science 2015, DOI: 10.1126/science.1248737)

В новой работе Марк Киршнер (Marc W. Kirschner) с соавторами из Медицинской Школы Гарварда использовали методы одномолекулярной флуоресценции (single-molecule fluorescence method) для того, чтобы во всех деталях определить, как фермент APC/C способствует присоединению убихитинов к белкам, и как эти белки распознаются и уничтожаются протеасомой.

С помощью флуоресцентного микроскопа исследователи наблюдали, как отдельные молекулы фермента APC/C катализировали связывание флуоресцентно-меченных убихитинов к белкам. Затем они рассмотрели, как протеасома распознавала и разрушала белки, помеченные различным количеством флуоресцирующих убихитинов (или одинаковым количеством убихитинов, но размещенных в различном порядке).

Эксперименты показали, что на первом этапе ферменты APC/C способствуют связыванию нескольких убихитинов с белком, после чего в ходе процесса, который был назван «поступательное умножение сродства» (processive affinity amplification), происходит дальнейшее убихитинирование, которое направляет белок навстречу своей судьбе в протеасому.

В ходе исследования также было продемонстрировано, что диубихитированные белки с большей вероятностью разрушаются в протеасоме, чем белки, с которыми связан один убихитиновый фрагмент или тетраубихитиновый фрагмент. Это наблюдение противоречит сложившемуся мнению о том, что гарантированным билетом белка в протеасому является четыре убихитиновых фрагмента.

Источник: Science 2015, DOI: 10.1126/science.1248737

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология