Новое исследование предполагает, что семейство белков, которые играют роль в обеспечении движения многих типов клеток и сохранении их формы, может способствовать заболеванию, когда они действуют как трудоголики и нарушают клеточную среду.

Исследование расширяет научное понимание пластинов, чья работа заключается в связывании и связывании других белков, которые можно рассматривать как кости и мышцы клеток . Лучшее понимание того, что именно движет активностью пластинов, может помочь объяснить связи этого семейства белков — иногда полезные, иногда вредные — с такими заболеваниями, как рак, врожденный остеопороз и спинальная мышечная атрофия.

Исследователи описали свои выводы о поведении пластина с точки зрения баланса между работой и личной жизнью. Два основных сегмента белка прочно связаны друг с другом в своем «домашнем» режиме, но могут быть вынуждены отделиться друг от друга, когда их обязанности по связыванию на клеточном «рабочем месте» возрастают, например, когда клетка начинает мигрировать. Исследование показало, что в случае неожиданного изменения их структуры пластины продолжают выполнять агрессивную работу по связыванию, даже если в этом больше нет необходимости.

Исследование показало, что по крайней мере одна несвоевременная ферментативная активность может способствовать этой проблеме, но требуется дополнительная работа, чтобы полностью понять механизмы, лежащие в основе переключения между режимами «трудоголизма» и «выходного дня».

«Нам нужно знать эту информацию, чтобы мы могли выяснить, как регулировать пластины», — сказал старший автор Дмитрий Кудряшов, доцент кафедры химии и биохимии в Университете штата Огайо.

«Поскольку пластины участвуют в заболевании, мы видим его проявления, но не знаем, как именно мутации приводят к заболеванию. При раке или некоторых аутоиммунных реакциях точно знать, что делают пластины и как контролировать их активность, может быть очень важно. полезно. Если бы нам удалось подавить этот белок при раке, вероятно, клетки стали бы менее инвазивными».

Исследование опубликовано онлайн сегодня (19 мая 2022 г.) в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

Пластины высококонсервативны, то есть они присутствовали и выполняли одну и ту же функцию в различных организмах, от дрожжей до человека. Кристаллические структуры пластинов дрожжей и растений были разрешены, но это исследование является одним из первых, в котором охарактеризованы структуры и функции пластинов человека с использованием комбинации методов клеточной биологии, биохимии и криоэлектронной микроскопии.

Есть три члена семейства — пластины 1, 2 и 3 — и хотя они влияют на разные клетки в организме, их общее поведение считается постоянным.

Актины представляют собой распространенные белки, помогающие клеткам объединять свое содержимое, сохранять свою форму, делиться и мигрировать. Когда актины собраны в клетке в виде нитей или нитей, они должны быть сгруппированы вместе, чтобы быть более эффективными. Пластин — это белок, который связывает актины.

Пластины имеют два сходных сайта связывания, каждый из которых может связываться с актиновыми филаментами . Но эти связывающие домены также имеют сильное сродство друг к другу, и когда они тесно связаны друг с другом, они могут лишь слабо соединяться с актинами. Соединения таким образом достаточно, когда группа пластинов слабо связана во многих местах вдоль филамента, а также позволяет рециклировать пластины между различными клеточными местоположениями. В этом режиме Пластин может наслаждаться балансом между работой и личной жизнью , который благоприятствует «семейному» времени.

При определенных условиях, особенно когда клетка начинает мигрировать, актины, подталкиваемые в направлении движения клетки, располагаются менее организованным образом, что требует прочной сингулярной связи с пластином — это означает, что связывающие домены пластина должны отделяться друг от друга, чтобы сформировать более прочная связь с актинами. Какие именно факторы вызвали это разъединение, пока неизвестно.

«Один и тот же белок может переходить из одного режима в другой в зависимости от потребностей клетки», — сказал Кудряшов.

В конце концов, актины, которые смещаются от переднего края клетки, больше не нуждаются в прочной пластиновой связи, а пластин, который сместился к центру клетки, возвращается к своей самозадействованной формации «выходного дня» и возвращается обратно к передней части линии, чтобы связать актин там.

Исследователи ввели в пластин мутацию, которая имитирует молекулярное изменение, обнаруженное в раковых клетках. Это изменение пролонгировало отключение сайтов связывания пластина, и пластины не подвергались рециклингу — они просто продолжали пытаться связывать актины, которые больше не нуждались в связывании. Эти находки предполагают, что отсутствие реакции пластина на то, что нужно клетке, может иметь нежелательные последующие эффекты.

«Вот почему важно заниматься разными способами — потому что ситуация в клетке меняется», — говорит соавтор исследования Елена Кудряшова, научный сотрудник в области химии и биохимии в штате Огайо.

Эти наблюдения были сделаны в отношении пластина 2. Дальнейшая работа будет сосредоточена на выяснении того, действуют ли пластины 1 и 3 одинаково, и на определении того, участвуют ли и как «коллеги» пластина в клетках в регуляции функций белка.