1 августа в журнале Nature Structural Исследовательская группа Центра молекулярной биологии под руководством доктора философии Руи Соуза и доктора философии Эйлин М. Лафер, оба профессора биохимии в Медицинской школе, представили данные, показывающие, как белки теплового шока распадаются. белковые комплексы. Они обнаружили, что когда белки теплового шока с молекулярной массой 70 (Hsp70s) рекрутируются в белковые комплексы, а не просто связываются с этими комплексами, Hsp70s сталкиваются с ними и генерируют силу, которая растворяет комплексы.«Никто не знал, как белки теплового шока разрушают плохие белковые комплексы», — сказал доктор Соуза. «На молекулярном уровне все движется, сталкивается, натыкается и врезается в другие компоненты клеток. Мы обнаружили, что система перемещает Hsp70 туда, где они необходимы.
Как только это происходит, давление столкновения разрывает вещи».Модельная системаПредыдущие попытки собрать эту информацию потерпели неудачу, потому что изученные белки были слишком разнородны — слишком много разных размеров, форм и действий — чтобы изолировать поведение Hsp70.Команда научного центра UT Health Science Center изучала клатрин, белок, который имеет одинаковый размер и форму и играет важную роль в создании внутриклеточных клеток, переносящих другие белки.
Раньше клатрин был доступен только из образцов животных, что затрудняло экспериментальные манипуляции с ним. Доктор Лафер совершила технический прорыв, когда она смогла впервые вырастить клатрин в бактериях с использованием технологии рекомбинантной ДНК. Затем клатрин можно было бы генетически модифицировать для изучения механизмов.
Доктор Лафер вырастил клатриновые «клетки» в форме микроскопических футбольных мячей, которые стали биологическим сырьем для доктора Соузы и его команды для изучения силы, возникающей при столкновении Hsp70. Системой клатриновой модели можно манипулировать для получения точных результатов.Разрушительная машина
Доктор Соуза привел такую аналогию с исследованием: белок теплового шока подобен рабочему с топором, который при перемещении к кучке дров начинает раскачиваться. Груда древесины представляет собой белковый комплекс. Ученые дают рабочему качаться как толстые, так и тонкие деревья, а также тонкую и твердую древесину. Они изменяют угол наклона кучи дров и все другие переменные, чтобы узнать, как это влияет на измельчение.
Создав варианты клатрина с помощью технологии рекомбинантной ДНК, члены команды смогли манипулировать этим биологическим материалом таким образом, чтобы определить механизм, с помощью которого он разбирается Hsp70.«Эта работа была демонстрацией силы, требующей сочетания исключительных биохимических и молекулярно-генетических навыков с глубоким пониманием принципов физической химии», — сказал Брюс Николсон, доктор философии, заведующий кафедрой биохимии в Health Science. Центр. «Такое понимание самых основных аспектов химии белков и клеточной биологии часто, как в данном случае, вызвано любопытством узнать, как работают молекулярные машины, которые управляют нашим телом.
Но из этих основных поисков научное любопытство часто проистекает огромная польза для здоровья человека ».Hsp70 при болезни
Понимание поведения Hsp70 может иметь отношение к заболеванию человека. Увеличивая функцию Hsp70, ученые вылечили болезнь Хантингтона, нейродегенеративную болезнь, на модели мух. Рак — еще один интересный объект. Для выживания опухоли полагаются на Hsp70, поэтому снижение функции Hsp70 является темой исследований рака.
«Это впечатляющее исследование, которое не только улучшает наше понимание клеточной биологии, но и может привести к открытиям в области лечения нейродегенеративных заболеваний», — сказал Франсиско Гонсалес-Скарано, доктор медицинских наук, декан медицинского факультета и исполнительный вице-президент по медицинским вопросам Центр науки о здоровье. «Это дань уважения ученым, которые задают сложные вопросы и разрабатывают инструменты, чтобы на них ответить. Мои поздравления команде».«Мы занялись этой проблемой, потому что это действительно важный вопрос клеточной биологии», — сказал доктор Лафер. «Мы сделали это не потому, что хотели вылечить нейродегенеративное заболевание или рак.
Однако мы знаем, что когда мы атакуем действительно важные вопросы науки и биологии, это в конечном итоге приводит к трансляционным приложениям в будущем».«Иногда, будучи ученым, вы просто улучшаете понимание того, как устроен мир», — сказал доктор Соуза. «Это то, что хотели узнать ученые».