Ученые Университета Джонса Хопкинса обнаружили в клетке кишечной палочки уникальные белки, которые после неправильного сворачивания не способны восстановить правильную структуру даже с помощью других вспомогательных белков. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Белковые ферменты являются биологическими катализаторами, которые обеспечивают протекание биохимических процессов, необходимых для жизнедеятельности. Чтобы обладать необходимыми ферментативными свойствами, белок первичной структуры должен подвергнуться фолдингу — спонтанному сворачиванию в уникальную пространственную структуру, также называемую третичной или нативной. Важную роль в фолдинге некоторых белков играют белки-шапероны, без которых правильное сворачивание невозможно.
В течение 30 лет биохимики изучали, как ферменты, развернутые веществами-денатурантами, подвергаются повторному фолдингу (рефолдингу) с помощью шаперонов, однако до сих пор было неизвестно, какие именно белки нуждаются в шаперонах, а какие нет. В новом исследовании ученые разработали новый подход на основе протеолиз-масс-спектрометрии и изотопной маркировки, чтобы провести глобальный анализ белковых структур кишечной палочки Escherichia coli, подвергаемых рефолдингу с помощью шаперонов GroEL/ES (Hsp60) и DnaK/DnaJ/GrpE (Hsp70/40).
Оказалось, что, несмотря на совершенно разные структуры, и GroEL, и DnaK могут рефолдировать большинство (85 процентов) белков кишечной палочки, свернутых неправильно. Однако ученые также идентифицировали когорту белков, которые не поддаются рефолдингу ни с одним из шаперонов. Это объясняется тем, что эффективная укладка этих ферментов в третичную структуру происходит только во время процесса трансляции, когда рибосома производит первичную последовательность аминокислот.