Ученые впервые смогли засечь, сколько времени нужно отдельному белку, чтобы свернуться в трехмерную форму. Результаты исследования принесли сюрприз: оказалось, что время сворачивания не зависит ни от размера белка, ни от последовательности аминокислот в его составе. При этом белки сворачиваются эффективнее, чем другие биомолекулы, например, ДНК. Это примечательно, поскольку структура белков сложнее: они содержат более разнообразный набор компонентов. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Функции белков зависят от их трехмерных структур, например, специальные выступы помогают им связываться с рецепторами для передачи сигналов. Изначально белок — это цепочка аминокислот, похожая на длинное спагетти, которая может сворачиваться по‑разному. Неправильное сворачивание чревато дисфункцией и заболеваниями, поэтому ученые изучают этот процесс.
Идентичные молекулы белка в растворе приобретают нужную форму в разное время, совершая множество неудачных попыток. Ученые знали общее время сворачивания, но не могли засечь сам момент перехода — так называемое время переходного пути.
Переходный период сворачивания белка очень короткий, его можно изучить только на уровне отдельных молекул. Раньше ученые лишь мельком видели этот процесс: приходилось искусственно замедлять его либо наблюдать за необычно медленными белками.
Группа ученых впервые зафиксировала переходный период. Исследователи улучшили метод спектроскопии флуоресценции отдельных молекул: к концам белковой цепочки прикрепили зеленый и красный красители. Зеленый светится сам, а красный активируется за счет энергии от зеленого, но только когда концы цепочки сблизятся при сворачивании. Сигнал был слишком слабым, поэтому ученые использовали устройство с наноразмерными углублениями, усиливающее флуоресценцию. Так им удалось наблюдать момент сворачивания восьми белков.
Исследование стало значительным прогрессом в области за последние годы. Время переходного пути составило от менее 1 до примерно 4 микросекунд. Оно не зависело от размера, длины или структуры белка, а определялось числом взаимодействий между аминокислотами в свернутом состоянии: чем их больше, тем быстрее сворачивание.
Белки сворачиваются быстрее других биомолекул, например, ДНК. В отличие от ДНК с ее четырьмя основаниями, белки состоят из 22 аминокислот, что дает больше возможностей для взаимодействий. Вероятно, такая скорость сворачивания была отобрана эволюцией.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что выяснилось, как симбиоз микробов привел к рождению сложной жизни.
