Описан новый путь образования амилоидных агрегатов в мышечных белках
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.
