Исследователи расшифровали механизм работы своеобразного белка-шаперона, который при стрессе теряет трёхмерную структуру и таким образом помогает другим белкам, утратившим пространственную укладку и собирающимся выпасть в осадок.

Схема строения Hsp33: упорядоченные участки обозначены спиралью и стрелками, неструктурированный участок выглядит как свободно болтающийся конец полипептидной цепи (рисунок авторов исследования).

Любому белку присуща уникальная пространственная конформацией, которая определяет его функции. Трёхмерное строение белка заложено в последовательности аминокислот, из которых он состоит, но порой пространственная структура может искажаться — например, из-за каких-то неблагоприятных условий, изменения температуры, кислотности среды и пр. Белок с нарушенной конформацией представляет собой молекулярный мусор: мало того что он не выполняет положенной работы, его молекулы слипаются друг с другом, выпадают в осадок и легко могут привести к гибели клетки. А поскольку живая клетка постоянно подвергается воздействию самых разных стрессов, в арсенале у неё есть специальные белки — шапероны, чья функция как раз следить за тем, чтобы другие белки не портились.

Шапероны оказывают белкам содействие в поддержании правильной пространственной структуры во время стресса; их задача — помочь белкам пережить стресс без того, чтобы необратимо испортиться и в буквальном смысле выпасть в осадок. При этом большая часть шаперонов сама обладает сложной и жёсткой 3D-укладкой; в противовес обычным белкам, они должны оставаться собранными и функциональными даже в трудные времена. Именно за счёт прочной укладки шапероны способны помогать сохранять её другим молекулам.

Но есть среди них и такие, что сами не имеют внятной пространственной структуры, хотя при этом вполне эффективно помогают другим белкам. Учёные из Мичиганского университета (США) сумели выяснить, как это им удаётся.

Исследователи изучали бактериальный белок Hsp33: он лишь частично структурирован и активируется в момент окислительного стресса. Вместе с другими шаперонами он предотвращает инактивацию и выпадение в осадок других белков и помогает им восстановить исходную пространственную конформацию. Но сам он при этом жёсткой структурой не обладает. В статье, появившейся в журнале Cell, учёные описывают, как Hsp33 выполняет то, чего, на первый взгляд, делать не может. Во время стресса часть его молекулы теряет пространственную структуру. И благодаря этому он теперь может хватать другие белки, которые тоже утратили её из-за стресса. Неструктурированный конец молекулы Hsp33 болтается, подобно спасательному канату, и обматывается вокруг тех белков, которым грозит опасность слипнуться. Пока белок находится в паре с Hsp33, ему ничего не грозит.

Так и выходит, что один неструктурированный белок помогает другому. Особенность Hsp33 в том, что при всей своей неструктурированности, неупорядоченности он нацелен на взаимодействие с другими белками, и контакт с ним делает невозможным их слипание с неупорядоченными молекулами. Самому шаперону, по-видимому, опасность выйти из строя не грозит: он лишь помогает другим. Когда минует стресс, Hsp33 освобождает белки из своих объятий — в нормальных условиях они восстановят нормальную 3D-структуру и вернутся к работе.

Исследователи подчёркивают, что именно собственная неупорядоченность позволяет этому особому шаперону отслеживать белки, которым требуется помощь. Можно сказать, он их приманивает «на живца» — то есть на такой же неструктурированный участок, к которому легко прилипнуть.