28 декабря 2021
Группа учёных лаборатории молекулярных основ антибактериального иммунитета и лаборатории химии пептидов ТИБОХ ДВО РАН совместно с выдающимся специалистом в области изучения неупорядоченных белков В.Н. Уверским опубликовала главу "Non-specific porins of Gram-negative bacteria as proteins containing intrinsically disordered regions with amyloidogenic potential", в книге Progress in molecular biology and translational science. Dancing protein clouds: intrinsically disordered proteins in the norm and pathology, Part C (Elsevier).
Мембранные белки - важные мишени в лекарственном дизайне, высокочувствительные компоненты биоинженерных сенсоров и участники каталитических процессов. Одними из наиболее интересных представителей этой группы природных протеинов являются порообразующие белки (порины) наружной мембраны грамотрицательных бактерий. В качестве преобладающих компонентов клеточной оболочки они не только обеспечивают жизнедеятельность бактериальной клетки, поддерживая ее структурную целостность и осуществляя транспортную функцию в бактериальной мембране, но и являются одними из главных участников взаимодействия микроорганизмов с организмом-хозяином, определяющего иммунные реакции последнего.
Неспецифические порины грамотрицательных бактерий
Группа учёных лаборатории молекулярных основ антибактериального иммунитета и лаборатории химии пептидов ТИБОХ ДВО РАН совместно с выдающимся специалистом в области изучения неупорядоченных белков В.Н. Уверским опубликовала главу "Non-specific porins of Gram-negative bacteria as proteins containing intrinsically disordered regions with amyloidogenic potential", в книге Progress in molecular biology and translational science. Dancing protein clouds: intrinsically disordered proteins in the norm and pathology, Part C (Elsevier).
Мембранные белки - важные мишени в лекарственном дизайне, высокочувствительные компоненты биоинженерных сенсоров и участники каталитических процессов. Одними из наиболее интересных представителей этой группы природных протеинов являются порообразующие белки (порины) наружной мембраны грамотрицательных бактерий. В качестве преобладающих компонентов клеточной оболочки они не только обеспечивают жизнедеятельность бактериальной клетки, поддерживая ее структурную целостность и осуществляя транспортную функцию в бактериальной мембране, но и являются одними из главных участников взаимодействия микроорганизмов с организмом-хозяином, определяющего иммунные реакции последнего.
Одним из актуальных направлений современной биологической науки является изучение так называемых внутренне неупорядоченных белков IDP (intrinsically disordered proteins) и белков, содержащих в своей последовательности внутренне неупорядоченные участки IDRs (intrinsically disordered regions). Внутренне неупорядоченные области не могут быть охарактеризованы одной четко определенной структурой, вместо этого они существуют как ансамбль быстро флуктуирующих конформаций. Подобные «нарушения» могут охватывать целые белки или соответствуют коротким областям, расположенным внутри упорядоченных глобулярных доменов. Существование IDRs бросает вызов традиционной парадигме структура‒функция, которая утверждает, что для проявления функциональных свойств белка требуется стабильная 3D-структура. Вместо этого IDP/IDRs для своих функций «полагаются» на присущие им гибкость и пластичность. Неупорядоченные области являются неотъемлемыми компонентами многих белков, в частности тех, которые участвует в передаче сигналов и регуляции клеток.
Данная работа посвящена изучению роли IDRs в функциональных свойствах неспецифических поринов грамотрицательных бактерий и в их способности образовывать функциональные бактериальные амилоиды. На основе данных биоинформатического анализа, проведенного с помощью самого современного программного обеспечения, эти трансмембранные белки прокариот были охарактеризованы как белки, содержащие значительное количество IDRs. Для этого авторы использовали несколько наглядных примеров неспецифических поринов (протеин Р-4 из морской бактерии Marinomonas primoryensis, OmpF и OmC порины иерсиний, Yersinia pseudotuberculosis и Y. ruckeri, и классические порины Escherichia coli), чтобы показать, что конформационная пластичность третичной структуры этих белков играет особую роль в проявлении различных видов их биологической активности. Повышенная конформационная подвижность обнаружена в тех участках аминокислотной последовательности поринов, функциональное значение которых надежно подтверждено в результате многочисленных экспериментальных исследований. Авторы показали, что все эти белки содержат значительный уровень внутренней неупорядоченности, и этот показатель варьирует не только внутри рассматриваемых типов поринов, но также и внутри видов бактерий. Авторы считают, что количество IDRs в последовательности вновь исследуемого порина напрямую связано с конформационной пластичностью пространственной структуры белка и является новым показателем, позволяющим оценить степень адаптационного потенциала бактерий, обитающих в различных экологических нишах.
Данная работа посвящена изучению роли IDRs в функциональных свойствах неспецифических поринов грамотрицательных бактерий и в их способности образовывать функциональные бактериальные амилоиды. На основе данных биоинформатического анализа, проведенного с помощью самого современного программного обеспечения, эти трансмембранные белки прокариот были охарактеризованы как белки, содержащие значительное количество IDRs. Для этого авторы использовали несколько наглядных примеров неспецифических поринов (протеин Р-4 из морской бактерии Marinomonas primoryensis, OmpF и OmC порины иерсиний, Yersinia pseudotuberculosis и Y. ruckeri, и классические порины Escherichia coli), чтобы показать, что конформационная пластичность третичной структуры этих белков играет особую роль в проявлении различных видов их биологической активности. Повышенная конформационная подвижность обнаружена в тех участках аминокислотной последовательности поринов, функциональное значение которых надежно подтверждено в результате многочисленных экспериментальных исследований. Авторы показали, что все эти белки содержат значительный уровень внутренней неупорядоченности, и этот показатель варьирует не только внутри рассматриваемых типов поринов, но также и внутри видов бактерий. Авторы считают, что количество IDRs в последовательности вновь исследуемого порина напрямую связано с конформационной пластичностью пространственной структуры белка и является новым показателем, позволяющим оценить степень адаптационного потенциала бактерий, обитающих в различных экологических нишах.
Поскольку в настоящее время эволюционные исследования в значительной степени используют подходы, разработанные для глобулярных доменов, новые методы и подходы позволят обеспечить дальнейшее понимание того, как эволюционные процессы сформировали различные группы внутренне неупорядоченных белков. В связи с этим рассмотрение неспецифических поринов грамотрицательных бактерий как новой группы β-структурированных белков, содержащих IDRs, открывает новые возможности этих многофункциональных биологических молекул в качестве перспективных объектов исследований, как фундаментальных, так и прикладных.
Ознакомиться с электронной версией можно по ссылке: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1877117321001125
Ознакомиться с электронной версией можно по ссылке: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1877117321001125