Учёные выяснили, почему жизненно важные белки легче восстанавливаются при неправильной укладке

Исследователи из Университета штата Пенсильвания обнаружили, что белки, содержащие широко распространённый структурный мотив, известный как нековалентное лассо-запутывание (NCLE), с большей вероятностью неправильно сворачиваются. При этом клеточные системы контроля качества эффективнее исправляют такие ошибки у белков, критически важных для выживания клетки.

a Три компонента нековалентного лассо-запутывания (NCLE): (i) петля (красная), (ii) замкнутая нековалентной связью (золотая), и (iii) продетая сегментом извне петли (синий). b Кристаллическая структура белка большой рибосомной субъединицы uL10 с петлёй (красная), замкнутой остатками L72 и A111 (золотые сферы), и продетым N-концевым сегментом (синий). c 2D-схема 3D-структуры NCLE из b. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66236-3

Белки должны сворачиваться в определённые трёхмерные структуры, чтобы выполнять свои функции. NCLE возникает, когда один конец белковой «нити» продевается через петлю, образуя запутывание. Если петля замыкается до того, как будет продета, или захватывает не тот конец, происходит неправильная укладка (мисфолдинг).

Учёные проанализировали общедоступные данные по структурам сотен белков кишечной палочки (E. coli). Они обнаружили, что белки с NCLE в их нативной структуре вдвое чаще неправильно сворачиваются, причём в 40% случаев ошибка происходит именно в месте NCLE.

Ключевым открытием стало то, что мисфолдинг NCLE в белках, жизненно важных для бактерии, исправляется шаперонами (белками-помощниками) с более высокой скоростью, чем в несущественных белках.

«Это говорит о том, что, возможно, существует механизм, который эволюционировал, чтобы сделать важные белки с NCLE более восприимчивыми к ремонту», — сказал соавтор работы Эд О’Брайен, профессор химии.

Статистический анализ показал, что аминокислоты, замыкающие петлю NCLE в важных белках, образуют более слабые связи. Исследователи предполагают, что это могло развиться, чтобы шапероны могли получить доступ и исправить ошибки в этой критической группе белков.

Хотя исследование проводилось на данных E. coli, подобный тип неправильной укладки происходит и у других организмов, включая человека. Понимание NCLE может в перспективе привести к лучшему пониманию болезней, связанных с мисфолдингом белков.

Больше информации: Ian Sitarik et al, A widespread protein misfolding mechanism is differentially rescued in vitro by chaperones based on gene essentiality, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66236-3