Новые структурные данные раскрывают механизм сборки дыхательных цепей человека

Новое исследование показывает, как собирается одна из важнейших энергопроизводящих машин клетки. Учёные из Каролинского института описали поздние этапы формирования человеческого респирасома — крупного белкового комплекса, управляющего митохондриальным дыханием. Их работа опубликована в журнале Nature Communications.

Автор: Pixabay/CC0 Public Domain

Респирасома состоит из нескольких белковых комплексов, которые совместно переносят электроны и обеспечивают производство АТФ — основного источника энергии клетки. Хотя учёным было известно, что эти комплексы могут объединяться в более крупные структуры, оставалось неясным, собираются ли они как готовые блоки или формируются шаг за шагом.

Используя криоэлектронную микроскопию высокого разрешения, исследовательская группа с кафедры медицинской биохимии и биофизики зафиксировала ранее неизвестные промежуточные состояния респирасома. Их результаты позволяют предположить, что финальные стадии сборки происходят в то время, когда один из ключевых компонентов, комплекс IV, всё ещё находится в процессе созревания. Это указывает на то, что респирасома может выступать в роли платформы, которая помогает направлять правильную последовательность сборки.

Исследование также идентифицирует белок под названием HIGD2A как временный «заполнитель» внутри комплекса IV. Этот белок занимает критически важную позицию до тех пор, пока не будет готов к включению финальная субъединица, NDUFA4. Только после этого респирасома способна достичь своей функциональной формы.

Этот механизм-заполнитель действует как молекулярный таймер. Задерживая добавление финальной субъединицы, клетка обеспечивает контролируемую последовательность сборки, — говорит Джоанна Рорбах, главный исследователь с кафедры медицинской биохимии и биофизики Каролинского института.

Понимание структуры и временной последовательности

Известно, что дефекты в сборке комплекса IV вызывают тяжёлые митохондриальные заболевания, включая неврологические расстройства. Раскрывая, как происходят финальные шаги сборки, исследование даёт новые ключи к пониманию того, как могут развиваться подобные состояния.

Митохондриальные заболевания часто возникают из-за небольших ошибок в том, как собираются эти комплексы. Понимание структуры и временной последовательности сборки помогает нам приблизиться к определению того, где происходят эти ошибки, — говорит Минь Дук Нгуен, ведущий автор исследования и научный сотрудник кафедры медицинской биохимии и биофизики Каролинского института.

Источник: Karolinska Institutet