В дополнение к растущему фундаментальному пониманию механизма мышечных клеток группа биофизиков из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании подробно описала в журнале Science на этой неделе — как стабилизируются актиновые филаменты в одном из них. их концы образуют основную мышечную структуру, называемую саркомером.С помощью многих других белков молекулы актина полимеризуются с образованием филаментов, которые дают начало структурам самых разных форм. Актиновые филаменты имеют полярность, с положительным и отрицательным концом, что отражает их естественную тенденцию приобретать или терять субъединицы, когда они не стабилизированы.
Актин — один из двух основных белков (вместе с миозином), которые образуют саркомер — сократительные структуры сердечных, скелетных и гладкомышечных клеток. В саркомерах актиновые филаменты стабилизированы на обоих концах, закрывая белки.
На минус-конце филамента универсальный белок — тропомодулин.«Хотя о существовании этого белка было известно почти 30 лет, мы до сих пор не знали, как он на самом деле работает», — говорит старший автор Роберто Домингес, доктор философии, профессор физиологии. Его лаборатория посвящена расшифровке фундаментальных механизмов белков, ответственных за движение, и того, как эти компоненты сочетаются друг с другом на атомном уровне.
«Мы описываем, как тропомодулин взаимодействует с медленно растущим концом актиновых филаментов», — говорит соавтор Ядайя Мадасу, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Доминкеса. «С клинической точки зрения мы знаем, что мутации в тропомодулине могут вызвать накопление нерегулярных пучков актиновых филаментов, которые способствуют немалиновой миопатии или другим расстройствам скелетных мышц, характерным для которых является задержка моторного развития и мышечная слабость».«Отсутствие структурной информации о минус-конце актиновой нити серьезно ограничивает наше понимание того, как тропомодулин ограничивает актин, — говорит Домингес.
Команда описала атомные кристаллические структуры комплексов тропомодулина с актином. Структуры и биохимический анализ сконструированных вариантов тропомодулина показывают, как одна молекула тропомодулина обвивается вокруг минус-конца актиновой нити, производя высокоспецифические взаимодействия с тремя субъединицами актина и двумя молекулами тропомиозина (другой белок, характерный для мышечных саркомеров) на каждом конце актина. нить. Подробная картина, полученная в результате этого исследования, поможет пролить свет на то, как мутации тропомодулина, актина и тропомизина могут вызывать сердечные заболевания.
В настоящее время команда изучает другой мышечный белок — лейомодин. Он был открыт совсем недавно и напоминает тропомодулин, но, по-видимому, выполняет совершенно иную функцию, участвуя в развитии и восстановлении саркомеров мышц.
