-
Современная биомолекулярная наука, подпитываемая информационными технологиями и мощными экспериментальными методиками, всё больше тяготеет к идеологии, основанной на базах данных, — по принципу «изучить всё, что можно изучить „на потоке“, про запас». Одним из первенцев этой идеологии стал проект «геном человека», сделав общедоступной информацию, в которой будет разбираться ещё не одно поколение учёных. Примерно в то же время стартовала другая инициатива, ещё далёкая от своего завершения, — структурная геномика, целями которой (как целого направления, так и конкретных проектов в его рамках) является определение пространственного строения максимального числа «ключевых» белков.
-
Новая жизнь начинается с оплодотворения — слияния мужской и женской половых клеток. Это слияние происходит не само собой: ооцит покрывает гликопротеиновый слой, называемый zona pellucida, который не только «захватывает» сперматозоид, но и предотвращает множественные слияния, а также межвидовое оплодотворение. Учёные из Стокгольма определили пространственное строение консервативного домена одного из белков, образующих филаменты zona pellucida, — ZP3, служащего рецептором для «захвата» сперматозоида. Эти данные, впервые позволившие на молекулярном уровне взглянуть на строение оболочки яйцеклетки, могут быть использованы в репродуктивной медицине, а также дать ключ к пониманию многих болезней, связанных с внеклеточными белкáми, также содержащих домен ZP-N.
-
Одна из основных догм структурной биофизики гласит, что строение молекулы определяет её функцию, подразумевая тем самым наличие чётко заданной пространственной структуры. Для большинства белков, организация и функции которых хорошо изучены, — таких, как «классические» ферменты, — хорошо известно, как именно должны быть расположены те или иные фрагменты белковой молекулы, чтобы она выполняла свою функцию. Однако в последнее время было открыто довольно много белков, структура которых не столь чётко задана, — которые, выражаясь в терминах физики белка, пребывают в состоянии расплавленной глобулы, вообще не имея «плотно упакованного» состояния и обладая аномально высокой подвижностью. И, что самое интересное, такие белки, тем не менее, выполняют важные функции, и некоторые особенности такой их «несовершенной» организации, возможно, играют особенную роль в таких биологических процессах как регуляция транскрипции и передача сигналов.
-
Тропические заболевания, вызываемые простейшими, и, в частности, сонная болезнь (или африканский трипаносомоз), являются одной из существенных причин смертности и общего низкого качества жизни в развивающихся странах, однако эффективного лечения трипаносомоза фактически не существует. Американские учёные использовали информацию о строении жизненно важного для трипаносомы фермента митохондрий — РНК-редактирующей лигазы 1 — для компьютерной идентификации ингибиторов этого белкá, которые станут отправной точной для дизайна нового поколения лекарств против сонной болезни и ряда других заболеваний.
-
Более трети всех синтезируемых клеткой белков секретируется либо встраивается в мембрану, то есть — подвергается трансмембранному переносу. Этот процесс осуществляет специальный транслокационный комплекс, состоящий у бактерий из интегрального мембранного канала SecY и «мотора» SecA, который с помощью энергии АТФ «проталкивает» белóк через узкий канал SecY. До недавнего времени этот процесс был изучен только в самом общем виде (хотя было известно, например, в каких случаях белóк будет «вытолкнут» из клетки, а в каких — останется в мембране). Последние исследования пролили свет на молекулярный механизм взаимодействия SecY–SecA и то, как они осуществляют транспорт белков.
-
Вопрос, каким образом аминокислотная последовательность кодирует строение белков, остаётся одним из наиболее актуальных в биофизике. Чтобы проникнуть в самую суть механизмов, отвечающих за самосборку белков, учёные сконструировали два белкá, практически идентичные по последовательности (88%), которые сохранили при этом структуру и даже функции «исходных» негомологичных белков, из которых они были получены путём введения множества мутаций. Более того, удалось установить, что за различия в вариантах упаковки — 3-α и α/β мотивы — отвечают всего лишь... три аминокислотных остатка.
-
Животные воспринимают свет и реагируют на различные физические и химические сигналы с помощью интегральных белков клеточной мембраны, принадлежащих к семейству G-белоксопряжённыхрецепторов. Под действием этих сигналов рецептор «переключается» из неактивной формы в активированную, способную связывать G-белок и инициализировать внутриклеточные биохимические каскады. Менее десяти лет назад учёным удалось расшифровать пространственное строение одного из таких рецепторов — родопсина, — однако эта структура соответствовала неактивной форме белкá и не могла дать информации об активации рецептора. Недавно, после массы затраченных усилий, учёным удалось получить структуру активной формы родопсина и приблизиться, наконец, к пониманию молекулярных основ перехода рецепторов в активную форму.
-
Вирус птичьего гриппа — штамм H5N1 и родственные ему — в последние годы угрожает человечеству пандемией. Американские учёные определили строение РНК-полимеразы этого вируса — белка, ответственного за его самокопирование, — и организация PA-субъединицы этого белка напомнила исследователям голову дракона с раскрытой пастью. Не исключено, что новое поколение противовирусных препаратов будет направлено на «затыкание» этой пасти, что позволит существенно замедлить или даже предотвратить распространение вируса.
-
В основе зрения лежат светочувствительные белки-пигменты, содержащие изомеризующийся под действием света кофактор. У животных реакция на свет (включая зрение) обусловлена трансмембранными фоторецепторами опсинами, принадлежащими к классу G-белок сопряжённых рецепторов, активация которых запускает внутриклеточный биохимический каскад. До сих пор единственным опсином с известной структурой был родопсин, содержащийся в сетчатке быка. Теперь же японские учёные получили структуру родопсина кальмара, раскрыв детали его строения и взаимодействия со своим G-белком (Gq), а также возможный механизм восприятия поляризованного света этими животными.
