Прогресс в понимании актина проливает свет на функции клеток

Прогресс в понимании актина проливает свет на функции клеток

Крошечная химическая модификация одного из наиболее распространенных и важных белков в клетках, актина, долгое время оставалась загадочной, ее функция до конца не изучена, но ученые из Медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании теперь серьезно поверили в это. шаг к раскрытию тайны. Ученые, которые сообщают о своем открытии посттрансляционной модификации актина в Science Advances , считают, что их открытие проливает свет на построение жизни – подобно пониманию того, как рождается звезда или образуется черная дыра. Эта фундаментальная информация может потенциально использоваться при исследованиях широкого спектра заболеваний, включая синдромы мышечной слабости и иммунной недостаточности, вызванные дефектами или недостаточностью актина.

Исследование показывает, как изменяется актин, и должно ускорить дальнейшие исследования того, как актин работает и регулируется в клетках. Исследователи использовали рентгеновскую кристаллографию и другие передовые методы, чтобы выявить структуру актина на атомном уровне, поскольку она модифицируется партнерским ферментом во время присоединения кластера атомов, называемого ацетильной группой, в начале цепи аминокислоты, образующие белок. Модификация, называемая N-концевым ацетилированием, может происходить в подавляющем большинстве белков человека и, как полагают, выполняет важные биологические функции. Однако в случае актина эти функции не совсем ясны.

Полученные данные также проливают свет на общую биологию N-концевого ацетилирования. Фактически, это первый раз, когда была определена структура любого белка в атомном масштабе, поскольку он модифицируется таким образом.

«Это фундаментальные открытия, которые расширяют наше понимание того, как работает актин, а также как работает N-терминальное ацетилирование», – сказал старший автор исследования Роберто Домингес, доктор философии , президентский профессор физиологии Университета Пенсильвании Уильям Мол Мизи.

Важность актина подчеркивается тем фактом, что в клетках млекопитающих это самый распространенный белок в цитоплазме, пространстве за пределами ядра. Он наиболее известен тем, что формирует кабелеобразные структуры, называемые нитями, которые составляют большую часть поддерживающего «скелета» клеток, а также играют ключевую роль в делении клеток и в их способности перемещаться в тканях.

N-концевое ацетилирование может происходить в актине, как и в более чем 80 процентах белков человека, и, по-видимому, помогает регулировать способность актина образовывать филаменты. Однако точные функции этой модификации никогда не были ясны, и ученые – группа под руководством Домингеса и группа сотрудников из Бергенского университета в Норвегии под руководством доктора Томаса Арнесена – открыли фермент, который катализирует N-концевое ацетилирование актина. только в 2018 году.

Этот фермент, NAA80, является одним из семи ферментов, которые выполняют N-концевое ацетилирование белков человека, но он особенный, потому что действует только на актин. В новом исследовании Домингес и Арнесен и их коллеги продолжили свое открытие NAA80, изучив, как он избирательно действует на актин среди тысяч других белков в клетке.

Одним из ключевых открытий было то, что NAA80 не распознает и не ацетилирует актин, когда белок собирается в филаменты. Он ацетилирует актин, когда он существует в виде отдельной молекулы, называемой мономером. Однако наиболее эффективное N-концевое ацетилирование происходит, когда актин связывается с другим белком, называемым профилином – известным партнером актина, и тот, который тесно участвует в образовании актиновых нитей, и, подобно актину, также очень распространен в клетке.

Ссылка на основную публикацию