Ультраускоренные реакции
Связанная с переключением белков, молекула GTP жизненно важна для дезактивации многих из них.
Если одна из трех фосфатных групп отделяется от GTP, белок переключается в состояние «выключено», что влияет на клеточные процессы. «Белки чрезвычайно эффективны и ускоряют реакции, которые обычно занимают миллиарды лет, так что они выполняются за доли секунды», – говорит Клаус Герверт.
В процессе дезактивации всегда участвует как минимум одна молекула воды. На сегодняшний день исследователи предположили, что эта молекула воды должна быть активирована, а именно партнером по реакции, передающим протон молекуле воды. «Природа реакционного партнера обсуждалась десятилетиями – является ли это сам ГТФ или это белковый компонент», – объясняет Карстен Коттинг, один из авторов из команды из Бохума. «В текущем исследовании мы неожиданно определили совершенно новый механизм, при котором активация происходит без какого-либо переноса протона."
Теория против эксперимента
Используя компьютерный анализ, команда изучила все варианты дезактивации для семи различных систем переключающих белков. Таким образом, исследователи определили различные скорости процесса деактивации. Они сравнили рассчитанные скорости со значениями, полученными в экспериментах с помощью инфракрасной спектроскопии с временным разрешением.
В то время как значения для двух ранее предполагаемых механизмов сильно отличались друг от друга, экспериментальные результаты для вновь идентифицированного механизма соответствовали теоретическим предположениям – при этом для всех семи протестированных систем. «Эти совпадения показывают, что наш недавно открытый механизм дезактивации универсален и, следовательно, актуален для множества клеточных процессов», – заключает Тилль Рудак.
Механизм образования опухоли
«Заболевания часто вызваны дефектом в механизме дезактивации ключевых белков», – говорит Тилль Рудак. «Чтобы понять молекулярные процессы, лежащие в основе заболеваний, и разработать методы лечения, мы должны сначала понять механизм дезактивации."
Недавно идентифицированный механизм дезактивации, например, отвечает за отключение Ras, белка, дефекты которого приводят к неконтролируемому росту клеток в опухолях. Исследователи десятилетиями пытались найти лекарство, которое влияет на дисфункциональный белок Ras в опухолях человека. «Мы ожидаем, что наши результаты объяснят, почему поиски до сих пор остались безрезультатными», – говорит Клаус Герверт. "Правильный механизм молекулярной дезактивации теперь может стать отправной точкой для разработки противораковых препаратов."