Сотрудники Института теоретической и
экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН) совместно с коллегами показали, что
иммуноглобулиноподобные домены могут играть ключевую роль в образовании особого
типа амилоидных агрегатов. Работа опубликована в журнале Molecular Biology.
Амилоидные агрегаты обычно связывают с
патологическими процессами — например, болезнью Альцгеймера и другими
заболеваниями, при которых белки сворачиваются неправильно и образуют
устойчивые фибриллярные структуры. Однако в последние годы стало понятно, что
амилоидные состояния гораздо разнообразнее: часть таких структур выполняет
полезные функции в клетках, а сами механизмы агрегации могут отличаться от
классических схем.
Авторы статьи проанализировали современные данные о
белках с иммуноглобулиноподобными доменами — распространёнными структурными
элементами, которые встречаются во множестве белков человека, животных,
растений, бактерий и вирусов. Особое внимание исследователи уделили мышечным
белкам титину и миозин-связывающему белку C. Эти крупные белки входят в состав
саркомерного цитоскелета и важны для работы мышечных клеток.
Фотография титина гладкомышечного и его
аморфных агрегатов, полученная с помощью атомно-силовой микроскопии. Показана
возможная структура, представляющая собой сочетание кросс бета участков и
участков неупорядоченности
Исследования показали, что титин и
миозин-связывающий белок C способны образовывать амилоидные агрегаты особого
типа: они имеют аморфную, а не фибриллярную морфологию, но при этом обладают
признаками амилоидной природы — связывают тиофлавин T и Конго красный, а также
содержат cross-β-структуру. При этом формирование таких агрегатов происходит
быстро, минуя стадию зародышеобразования, характерную для классических амилоидных
фибрилл.
Ещё одна важная особенность состоит в том, что
образование амилоидной структуры у этих белков происходит при сохранении общей
вторичной структуры молекул. Это указывает на локальные перестройки отдельных
доменов, а не на глобальное изменение всей белковой молекулы.
«Обнаруженный механизм отличается от классического
образования амилоидных фибрилл: в случае титина и миозин-связывающего белка C,
вероятно, перестраиваются только отдельные домены или локальные участки, тогда
как общая вторичная структура белка во многом сохраняется. Поскольку оба белка
входят в состав саркомера, такие локальные амилоидоподобные взаимодействия
могут быть связаны с изменением физических свойств мышечной клетки — её
вязкоупругости, устойчивости к нагрузке и способности к адаптации», —
прокомментировал работу ведущий научный сотрудник лаборатории биофармакологии
ИТЭБ РАН Александр Бобылёв.
Авторы предлагают рассматривать такой процесс как
новый путь амилоидной агрегации — самошаблонирующую аморфную β-сборку. По их
мнению, этот механизм может быть характерен для многодоменных белков
саркомерного цитоскелета и в будущем поможет лучше понять, как белковые
агрегаты влияют на свойства мышечных клеток, включая их вязкоупругость и
устойчивость к нагрузкам.
Источник: пресс-служба ИТЭБ РАН.