Исследователи исследовали белок патогена человека Neisseria gonorrhoeae, который вызывает гонорею, бактериальную инфекцию, с более чем 100 миллионами случаев во всем мире. Это заболевание обычно лечат антибиотиками, но рост устойчивости к антибиотикам представляет серьезную угрозу. Чтобы найти новые методы лечения, они изучили структуру и механизм белка, который играет ключевую роль в углеродном метаболизме патогена. Удивительно, но белок можно включать и выключать путем окисления и восстановления (так называемый «окислительно-восстановительный переключатель»).
Ученые подозревали, что это было вызвано обычным и хорошо зарекомендовавшим себя «дисульфидным переключателем», образованным между двумя аминокислотами цистеина. Когда они расшифровали рентгеновские структуры белка в состоянии "включено" и "выключено" на ускорителе частиц DESY в Гамбурге, Германия, они были поражены еще большим сюрпризом.
Химическая природа переключателя была полностью неизвестна: он образуется между лизином и аминокислотой цистеина с мостиковым атомом кислорода.
«Я не мог поверить своим глазам», – говорит профессор Кай Титтманн, руководивший исследованием, когда он вспоминает, как впервые увидел структуру нового переключателя. "Сначала мы думали, что это должно было образоваться искусственно как побочный продукт экспериментального процесса, поскольку это химическое соединение было неизвестно.«Однако многочисленные повторения экспериментов всегда давали один и тот же результат, а анализ базы данных структуры белков показал, что есть много других белков, которые, скорее всего, обладают этим переключателем, который, по-видимому, ускользнул от более раннего обнаружения, поскольку разрешение анализа структуры белка было недостаточно, чтобы определить это наверняка. Исследователи признают, что удача была на их стороне, потому что измеренные ими кристаллы позволили определить структуру белка с чрезвычайно высоким разрешением, а это означает, что нельзя пропустить новый переключатель. «Обширный скрининг высококачественных кристаллов протеина действительно окупился, я очень рада», – говорит Мари Венсьен, первый автор статьи.
Исследователи считают, что открытие нового белкового переключателя повлияет на науки о жизни во многих отношениях, например, в области дизайна белков. Это также откроет новые возможности для применения в медицине и разработке лекарств.
Известно, что многие человеческие белки с установленной ролью в тяжелых заболеваниях находятся под окислительно-восстановительным контролем, и недавно обнаруженный переключатель, вероятно, также будет играть центральную роль в регулировании их биологической функции.