Впервые визуализированы две ключевые структуры белков в организме
Благодаря новейшим технологиям в Центре передовой структурной биологии Университета Цинциннати (University of Cincinnati’s Center for Advanced Structural Biology) впервые удалось визуализировать две ключевые структуры белков в организме. Это открывает новые возможности для разработки более эффективных методов лечения.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
Исследование трёх учёных-биологов из Университета Цинциннати было опубликовано сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Соответствующим автором исследования выступил доктор Том Сигар (Tom Seegar), доктор наук, выдающийся учёный штата Огайо и доцент кафедры молекулярных и клеточных биологических наук в Медицинском колледже.
Первыми авторами исследования стали Джо Макиаг (Joe Maciag), доктор наук, научный сотрудник лаборатории Сигара, и Коннер Слоун (Conner Slone), ассистент-стажёр в лаборатории Сигара.
Визуализация атомной структуры белков
Они впервые «увидели» физическую, атомную структуру двух белковых структур, а также то, как они взаимодействуют, что может изменять их функцию и вызывать воспалительные сигналы.
«Если вы можете что-то увидеть, вы можете понять, как это работает», — сказал Сигар. «Мы выясняем, как выглядит этот фермент и как он регулируется».
Лаборатория Сигара использовала передовые методы криогенной электронной микроскопии, чтобы визуализировать структуру фермента ADAM17, связанного с его регуляторным белком iRhom2, и выявить ключевые элементы, жизненно важные для его активности. Также было выделено существенное взаимодействие в комплексе ADAM17-iRhom2, которое контролирует обработку белковых субстратов.
Роль фермента ADAM17 в иммунной системе
Исследователи знают, что ADAM17 — это важнейший фермент, присутствующий в каждой клетке, необходимый для правильного развития и регуляции иммунитета. Также известно, что его регуляция нарушается в иммунной системе людей с хроническими воспалительными заболеваниями и связана с ревматоидным артритом, раком и COVID-19.
Сейчас исследователи изучают сигналы, которые ADAM17 посылает другим белкам, участвующим в иммунной защите и восстановлении тканей. «Мы знаем, что при некоторых видах рака и ревматоидном артрите происходит слишком много сигналов», — сказал Макиаг. «Но некоторые методы лечения создают слишком много побочных эффектов, которые хуже самого заболевания».
Макиаг сказал, что исследователи изучают, как можно нацелиться на iRhom2 для более селективных терапевтических вмешательств. Они уже смогли идентифицировать внутриклеточные структурные элементы, получившие название «петля повторного входа» iRhom2, которые передают информацию изнутри клетки наружу. Они необходимы для функционирования фермента ADAM17 вне клетки. До сих пор эти детали были недостаточно изучены.
Сигар подчеркнул влияние на человека. «Эта работа закладывает основу для разработки методов лечения заболеваний, связанных с ADAM17, предлагая новые стратегии борьбы с критическими состояниями здоровья», — сказал он.
Комплекс ADAM17-iRhom2 содержит первые структуры белков, полученные в Центре передовой структурной биологии Университета Цинциннати, созданном в 2022 году.
«Мы в долгу перед Университетом Цинциннати», — сказал Сигар. «Наша работа была бы невозможна без этого исследовательского центра».
Технология криогенной электронной микроскопии, используемая в настоящее время, произвела революцию в структурной биологии. В центре особое внимание уделяется просвечивающему электронному микроскопу (ПЭМ), который идеально подходит для скрининга образцов крио-ЭМ и позволяет исследователям видеть сложные белки, не покидая кампуса Университета Цинциннати.
«Для нас большая честь иметь этот микроскоп в лаборатории, и мы рады использовать его для решения этих структур», — сказал Макиаг. «Это важно для нашей области клеточной биологии и поможет продвинуть исследования вперёд и изменить наш подход к пониманию воспаления при известных болезнях».
Лаборатория Сигара использовала Центр передовых исследований в области вычислений Университета Цинциннати (ARC) для обработки данных, что позволило им хранить свои данные, использованные для создания трёхмерной модели комплекса ADAM17-iRhom2, на территории кампуса.
В дальнейшем лаборатория Сигара планирует более подробно изучить iRhom2. «Эти адаптерные белки недостаточно изучены», — сказал Слоун. «Наше исследование будет направлено на их понимание и будет основано на специфичности. В идеале контроль над ними позволит исследователям контролировать болезненные состояния».