Белки — главные строительные блоки жизни. Каждую секунду в клетках нашего тела создаются миллионы этих молекул. Одни белки взаимодействуют друг с другом, другие переносятся внутри клетки, третьи расщепляются. Если этот процесс нарушается, последствия могут быть катастрофическими — вплоть до тяжелых болезней. Понимание того, как белки производятся, регулируются и работают, помогает предотвращать заболевания или создавать лекарства.

В новом исследовании, опубликованном в издании Molecular Cell, ученые из Университета Констанца под руководством Эльке Дойерлинг и Мартина Гамердингера вместе с коллегами из ETH Zurich и Калифорнийского технологического института изучили ферменты N-миристоилтрансферазы (NMT). Эти ферменты химически модифицируют белки прямо во время их сборки, влияя на их функции. NMT также участвуют в сигнальных путях, сбои в которых приводят, например, к раку. Ученым удалось расшифровать механизм, который регулирует активность NMT у выхода из клеточных «белковых фабрик» — рибосом. Более того, они нашли потенциальную мишень для новых лекарств против некоторых видов рака и вирусных инфекций.

Как это работает

Гены содержат инструкции для создания белков, но это не просто линейный перевод. Многие белки химически изменяются еще до того, как полностью синтезируются. Одна из самых частых модификаций — удаление аминокислоты метионина. Другая, более редкая, — присоединение жирной кислоты (миристиновой) с помощью NMT.

N-миристоилтрансферазы (NMT) — ферменты, которые прикрепляют миристиновую кислоту (жирную кислоту) к растущим белкам. Это как «метка доставки», без которой белок не сможет занять нужное место в клетке или передать сигнал.

Ученые выяснили, что ключевую роль в этом процессе играет белковый комплекс NAC. Он действует как «захватывающая рука», подводя к рибосоме ферменты, которые отрезают метионин, и NMT. Поскольку их точки крепления частично перекрываются, они не могут работать одновременно. Обмен происходит только тогда, когда растущая белковая цепь содержит определенный сигнальный мотив. NMT распознают его, как ключ в замке, но только после удаления метионина. Если метионин не убран, доступ к NMT блокируется.

Почему NMT не мешают другим ферментам

NAC регулирует и другие модификации, например, присоединение ацетильной группы. Но NMT успевают сделать свое дело первыми — они крепятся ближе к рибосоме и быстрее реагируют на сигнальные мотивы.

Что это дает медицине

Сейчас препараты, подавляющие NMT, действуют на весь фермент, что может быть токсично. Новое исследование показало, что можно воздействовать только на точку связывания NMT с NAC. Это открывает путь к более точным и безопасным лекарствам.

Открытие механизма работы NMT может привести к созданию таргетных препаратов:

• Против рака — если NMT участвуют в сигнальных путях опухолей, их избирательное подавление остановит рост клеток.
• Против вирусов — многие вирусы используют модификацию белков для размножения, и блокировка NMT может их обезвредить.
• Меньше побочных эффектов — точечное воздействие на связывание с NAC снизит токсичность терапии.

Исследование проводилось in vitro и на модельных системах. Пока неясно, насколько точно этот механизм воспроизводится в живых клетках человека при разных физиологических условиях. Кроме того, NAC взаимодействует со множеством других белков — не исключено, что в реальности процесс сложнее.

Ранее ученые выяснили, что общего у рака и митохондриальных болезней.