Ученые впервые визуализировали скрытые этапы сборки мембранных белков

Процесс димеризации трансмембранных (TM) белков. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62852-1

В новаторском открытии исследователям из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) впервые удалось зафиксировать неуловимые промежуточные стадии, участвующие в спаривании белков клеточной мембраны. Вопреки давним представлениям о том, что такие белки связываются мгновенно, исследование демонстрирует, что взаимодействия мембранных белков проходят через процесс, похожий на застегивание молнии, проходя через несколько промежуточных этапов, прежде чем сформировать окончательный функциональный комплекс.

Под руководством профессора Дуёна Мина с кафедры химии исследовательская группа использовала анализ отдельных молекул в реальном времени, чтобы отследить динамический процесс спаривания мембранных белков, встроенных в клеточные мембраны.

Исследование под названием «Метод отдельных молекул расшифровывает скрытые паттерны димеризации мембранных белков в липидных бислоях» опубликовано в журнале Nature Communications.

Их результаты показывают, что белки не просто сближаются внезапно; вместо этого они взаимодействуют постепенно, первоначально соединяясь в определенных сайтах, а затем проходя через несколько стадий, пока не образуется полная связь.

Это стало возможным благодаря новому инструменту, разработанному командой, — методике «Пинцет для отдельных молекул», которая мягко захватывает и манипулирует отдельными белками, позволяя точно наблюдать, как их взаимодействие развивается с течением времени.

Применяя этот метод, исследователи смогли непосредственно визуализировать пошаговый процесс сборки — достижение, которое ранее считалось недостижимым.

Дальнейшие эксперименты подтвердили этот механизм. Когда команда ввела короткие пептидные фрагменты, предназначенные для вмешательства в белок-белковое взаимодействие, процесс спаривания остановился на промежуточной стадии. Подобно молнии, которая не может полностью закрыться, если зубчик сломан, мембранные белки не могли завершить свое связывание, когда ключевые этапы были заблокированы.

Профессор Мин заявил: «Понимание того, что мембранные белки собираются постепенно, через несколько этапов, знаменует собой важный поворотный момент в нашем понимании клеточной коммуникации. Примечательно, что этот механизм актуален для таргетной терапии — например, препарата от рака молочной железы Перджета, который ингибирует спаривание белков, — и наша способность избирательно блокировать эти скрытые промежуточные стадии может привести к более точному и эффективному дизайну лекарств.

Подход с использованием пинцета для отдельных молекул, примененный в этом исследовании, имеет большой потенциал для раскрытия других фундаментальных процессов в клеточной биологии, которые критически важны для медицинских исследований и разработки лекарств».

Больше информации: Виктор В. Садонго и др., Single-molecule tweezers decode hidden dimerization patterns of membrane proteins within lipid bilayers, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62852-1