Ученые раскрыли связь между сворачиванием белков и выработкой гема в митохондриях
Исследователи из Кёльнского университета обнаружили ранее неизвестный механизм, связывающий два фундаментальных процесса в митохондриях. Команда под руководством Юлии Рахо и Дилана Стоббе при участии профессора доктора Яна Римера из Института биохимии показала, что окислительное сворачивание белков — процесс, при котором белки приобретают функциональную трехмерную структуру и дополнительные стабилизирующие дисульфидные связи — тесно связано с образованием гема. Гем является жизненно важным компонентом красного кровяного пигмента гемоглобина и необходим для выработки энергии в клетках, а также для многих других биологических процессов. Результаты опубликованы в журнале Science Advances. Данную информацию сообщает портал Phys.org.
Исследование фокусируется на ферменте ALR, который обеспечивает химические реакции. Ранее было известно, что ALR поддерживает активность другого фермента, MIA40. Теперь ученые показали, что ALR выполняет еще одну важную функцию: он стабилизирует фермент CPOX, отвечающий за ключевой этап образования гема. Только благодаря этой стабилизации CPOX может надежно работать. Без нее фермент становится нестабильным, и выработка гема нарушается.
В рамках исследования ученые разработали метод обнаружения белков, которые напрямую контактируют с ALR во время сворачивания. Это позволило впервые идентифицировать CPOX как прямого партнера ALR. Дальнейшие эксперименты показали, что, хотя CPOX может функционировать и вне митохондрий, выработка гема там значительно менее эффективна. При этом накапливаются химические побочные продукты, повреждающие клетки и делающие их более восприимчивыми к так называемому окислительному стрессу — форме повреждения клеток, вызванной высокореактивными соединениями кислорода.
«Наши результаты показывают, что окислительное сворачивание белков в митохондриях играет гораздо более важную роль, чем считалось ранее. Оно не только обеспечивает правильную форму белков, но и напрямую поддерживает жизненно важный метаболический процесс», — говорит ведущий автор Юлия Рахо.
Открытие также дает новое понимание того, почему мутации в гене ALR могут приводить к редким наследственным митохондриальным заболеваниям, при которых нарушается энергоснабжение клеток. Одновременно оно расширяет существующие представления о функциях митохондрий: правильное сворачивание белков служит не только их собственной функции, но и регулирует важные метаболические процессы. Будущие исследования изучат, стабилизируются ли подобным образом другие ферменты и какое значение этот механизм имеет для заболеваний человека.
