Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego zrobili krok do zrozumienia, w jaki sposób sfałdowane białka przemieszczają się przez błony organelli – to jedna z od dawna nierozwiązanych tajemnic biologii molekularnej. Kluczem okazał się „ruch wahadłowy” pewnego receptora.
Zespół badawczy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, pracujący pod kierunkiem prof. Grzegorza Dubina, we współpracy z naukowcami z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ, odkrył, w jaki sposób maszyneria importująca białka peroksysomalne ludzkiego patogenu Trypanosoma cruzi adaptuje się do transportu sfałdowanych enzymów przez błony.
Jak pasożyty importują sfałdowane białka?
Peroksysomy są niezbędnymi przedziałami komórkowymi, w których zachodzą kluczowe reakcje metaboliczne w komórkach eukariotycznych. Nie posiadają jednak własnej maszynerii do syntezy białek. Złożona sieć peroksyn (Pex) rozpoznaje i importuje sfałdowane enzymy z cytoplazmy.
U Trypanosoma cruzi – patogenu wywołującego chorobę Chagasa – peroksysomy przyjmują wyspecjalizowaną formę znaną jako glikosomy, które oddzielają reakcje glikolityczne od metabolizmu zachodzącego w cytoplazmie. Zrozumienie, jak glikosomy importują niezbędne enzymy, dostarcza kluczowych wskazówek do opracowania strategii przeciwpasożytniczych.
Wykorzystując nowoczesne metody mikroskopii krioelektronowej (cryo-EM), badacze z Uniwersytetu Jagiellońskiego zwizualizowali potrójny kompleks odpowiedzialny za import składający się z receptora Pex5, enzymu dehydrogenazy jabłczanowej (MDH) oraz błonowego białka dokującego Pex14. Uzyskane struktury 3D ujawniły, że receptor Pex5 nie pozostaje statyczny na powierzchni przenoszonego ładunku – wykazuje on heterogenność strukturalną przypominającą ruch wahadłowy obejmujący około 17°, dynamicznie dostosowując swoją pozycję, a jednocześnie utrzymując wiązanie. Elastyczność konformacyjna wydaje się kluczowa dla przeprowadzania sfałdowanych białek przez błonę peroksysomalną.
Badanie zidentyfikowało nowe, drugorzędowe miejsca kontaktu między ładunkiem, receptorem Pex5 a zakotwiczonym w błonie białkiem Pex14. Kontakty te, chociaż nie wzmacniają bezpośrednio interakcji, odgrywają kluczową rolę w kontrolowaniu elastyczności receptora. Naukowcy odkryli, że wbrew wcześniejszym założeniom wiązanie Pex14 nie wywołuje uwolnienia ładunku. Zamiast tego, nieznacznie stabilizuje ono kompleks ładunek-receptor, sugerując regulowaną sekwencję zdarzeń podczas importu białka.
Dlaczego te badania mają znaczenie?
Ponieważ szlak importu glikosomów jest niezbędny dla przetrwania T. cruzi, odkrycia te mogą utorować drogę dla nowych podejść przeciwpasożytniczych. Wyniki badań opublikowało „Nature Communications”.
MK, źródło: MCB UJ