Липидные нанодиски помогают белкам почувствовать себя как дома

http://compulenta.computerra.ru/ | 30.10.2013

Мембранные белки, помещённые в искусственные билипидные диски, чувствуют себя словно в настоящей клеточной мембране, что позволяет исследовать их свойства с минимальной скидкой на экспериментальные условия.

Важность мембранных белков для жизни клетки трудно переоценить — ведь с их помощью она общается с внешней средой и другими клетками, принимает гормональные сигналы, транспортирует разные вещества внутрь себя и обратно, и прочее, и прочее. И это не говоря о тех белках, которые сидят во внутриклеточных мембранах — к примеру, в ядерной.

Липидные нанодиски с мембранным белком по центру (обозначен красным); капля воды, окружающая такой диск, испаряется, прежде чем весь комплекс отправится на масс-спектрометрический анализатор. (Рисунок University of Oxford)

И при этом сидящие в мембранах белки исследованы много хуже свободноплавающих. И причина этого как раз в особенностях экологической ниши таких белков: их структура подогнана под то, чтобы находиться — хотя бы частью молекулы — в липидном, гидрофобном окружении.

Исследовательские же методы предполагают, что белок будет плавать и взаимодействовать с другими молекулами в растворе. Но если мембранный белок поместить в раствор, он примет несвойственную ему конфигурацию, чтобы самому прикрыть гидрофобные участки от воды, и она будет совсем нефункциональной, то есть не той, что подходит для работы.

В какой-то степени эту проблему решают детергенты — вещества, состоящие из гидрофобной и гидрофильной частей. Соединяясь с гидрофобными участками белков собственными гидрофобными фрагментами, они защищают их от контакта с водой. Однако детергенты не билипидная мембрана; белки с детергентами находятся не в естественных условиях, и опять-таки их конфигурация может, так сказать, отличаться от натуральной.

Выход предложили учёные из Оксфорда (Великобритания). В журнале Nature Methods Джонатан Хоппер и его коллеги сообщают о липидных нанодисках, которые могут быть удобным «домиком» для мембранных белков.

Эти диски похожи на кусочки обычной клеточной мембраны, то есть состоят из двух слоёв липидов, обращённых гидрофобными хвостами друг к другу. По краям, где эти хвосты беззащитны перед водой, их прикрывает белковый пояс. Вариантом таких нанодисков стали бицеллы, в которых защитный белковый пояс заменили на заглушку из липидов с очень коротким гидрофобным хвостом.

В бицеллах, по словам профессора Кэрол Робинсон (Carol Robinson), руководившей исследованиями, можно точнее контролировать размер и структуру нанодиска.

Эти конструкции, похожие на круглое печенье, действительно пришлись мембранным белкам больше по вкусу, чем обычные детергенты. Как уверяют авторы работы, в таких кусочках мембраны белки и их комплексы более стабильны, что, естественно, позволяет изучать их такими, какие они есть. А это значит, что можно больше узнать о самых разных процессах, начиная, скажем, с передачи гормональных сигналов извне в клеточное ядро.

Подготовлено по материалам Оксфордского университета.