Российские биологи раскрыли секреты белкового "зазеркалья"

Биологи и химики из подмосковного Пущино раскрыли принципы работы "зеркальных" белков, не существующих в природе молекул, отраженных копий компонентов живых клеток, и опубликовали их в журнале Biochimica et Biophisica Acta.

В последние годы ученые активно изучают своеобразное белковое "зазеркалье" - царство "перевернутых" цепочек аминокислот, в котором все белки собираются, начиная с "хвоста", а не с "головы". Подобные молекулы обладают иной структурой, нежели "нормальные" белки и их принципы устройства и функции давно интересуют биологов, медиков и химиков.

К примеру, как рассказывает Виктор Кутышенко из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино, подобные белки, несмотря на идентичный химический состав, свертываются не так, как это делают их "нормальные" двойники, и поэтому взаимодействуют с окружающим миром совершенно иначе, что фактически делает их бесполезными или непредсказуемыми. Почему это происходит, ученые до сих пор точно не знали.

Кутышенко и его коллеги по институту и ученые из ИБХ РАН и Института цитологии РАН выяснили, почему это происходит, изучая поведение "перевернутой" формы белка T5, который вирусы-бактериофаги используют для растворения заражаемых ими бактерий.

Для этого ученые синтезировали несколько "зеркальных" версий T5 и просветили их при помощи спектроскопа, следящего за колебаниями атомов водорода в их молекулах. Это позволило биохимикам понять, как устроены такие белки и как отдельные атомы и группы атомов взаимодействуют внутри них.

Как оказалось, атомы внутри "зеркального" белка по пока не ясным причинам взаимодействуют совсем не так, как они "общаются" внутри обычных белковых молекул, что, по мнению Кутышенко, может объяснять то, почему подобные "гости из Зазеркалья" не могут принять правильную форму и исполнять те функции, которые присущи их "обычным" аналогам.

Открытие причин того, почему внутри "зеркального" белка не формируется особое ядро, вокруг которого укладываются все остальные цепочки аминокислот, по словам ученых, поможет нам исправить их структуру и научиться пользоваться подобными отраженными молекулами по назначению.

Дело в том, что такие белки, способные делать те же функции, что и их "нормальные" аналоги, будут невидимыми для иммунной системы и незнакомыми для микробов, что позволяет использовать их (если бы они работали) для борьбы с инфекциями или решения других сложных задач. К примеру, если бы "обратная" форма Т5 работала, то ее можно было бы использовать для массового уничтожения бактерий в воде или в зараженных органах.

Открытие биологов из Пущино, как надеются сами авторы статьи, приближает нас к созданию подобных лекарств и открытию новых ферментов, способных решать совершенно новые и незнакомые нам сегодня задачи.