Гибкие участки белков регулируют сигналы в клетках

Исследователи обнаружили, что гибкое начало Y2 рецептора (фиолетовый) образует различные прямые контакты с гормоном NPY (зелёный). Сумма этих контактов контролирует, какие сигналы передаются в клетку. Автор: Асат Байшев

Учёные из Лейпцигского университета и Университета Мартина Лютера Хале-Виттенберг раскрыли, как неструктурированные сегменты поверхностных белков регулируют биологические функции клетки. Их исследование, опубликованное в Nature Communications, проливает свет на взаимодействие между G-белковыми рецепторами (GPCR), расположенными в мембранах почти всех клеток организма, и сигнальными процессами внутри клетки.

Исследователи изучили Y2 рецепторы, которые активируются пептидным гормоном нейропептидом Y (NPY), влияющим на стрессовые реакции, циркадные ритмы и передачу сигналов насыщения. Особое внимание уделялось гибкому N-концевому сегменту рецептора.

«Что особенного в этой части рецептора, так это то, что она известна как внутренне неупорядоченная область. Она не складывается в стабильные структуры, а постоянно меняет свою форму. Вы можете представить это как некое облако, внутри которого движется белковый сегмент», — объясняют ведущие авторы исследования доктор Анете Кайзер и профессор Андреа Зинц.

С помощью комбинации светоиндуцированного сшивания и масс-спектрометрии команда смогла точно определить места взаимодействия между Y2 рецептором и NPY. Оказалось, что неструктурированная N-концевая область рецептора вступает в прямой контакт с гормоном.

Короткие области с высокой плотностью отрицательного заряда обеспечивают стабильное связывание гормона с рецептором. При потере контактов в N-конце взаимодействие с белком аррестин-3 сокращается, что изменяет баланс клеточного ответа.

Эти наблюдения подтверждены компьютерным моделированием и симуляциями молекулярной динамики. Полученные результаты могут помочь в понимании механизма действия лекарств и идентификации новых мишеней для препаратов.

G-белковые рецепторы играют ключевую роль во многих биологических процессах и важны для эффективности лекарств от высокого давления, боли, аллергии и для снижения веса.