Роль белок-липидных взаимодействий в функционировании битопных мембранных белков

С. 45–46.

Бочаров Э. В., Лесовой Д. М., Минеев К. С., Бочарова О. В., Урбан А. С., Бершацкий А. В., Надеждин К. Д., Волынский П. Е., Ефремов Р. Г., Арсеньев А. С.

Биологическая функция битопных мембранных белков, имеющих только один трансмембранный (ТМ) сегмент, обеспечивается сетью разнообразных межмолекулярных взаимодействий в клеточной мембране. К этому классу белков принадлежат, например, рецепторы типа I, которые принимают непосредственное участие в развитии и поддержании гомеостаза тканей организма человека. Рецепторы эпидермального фактора роста (EGFR/HER) и гормона роста (GHR) служат удобными моделями рецепторов типа I, чтобы показать, как лиганд-индуцированные конформационные перестройки и специфическая димеризация внеклеточных и ТМ доменов приводят к аллостерической активации цитоплазматических доменов при передаче сигнала через мембрану клетки. Нарушения функционирования данных рецепторов приводят к развитию ряда патологий, при том что их ингибиторы являются одними из самых успешных примеров таргетной терапии онкологических заболеваний на сегодняшний день. В тоже время, например, болезнь Альцгеймера представляет собой возрастную патологию, связанную с накоплением β-амилоидных пептидов, продуктов ферментативного расщепления внутри- и примембранными секретазами битопного белка-предшественника β-амилоида (APP). В течение ряда лет мы экспериментально определили альтернативные конформации примембранных участков и ТМ доменов белков EGFR/HER, GHR и АРР в имитирующих мембрану средах, используя ЯМР-спектроскопию высокого разрешения в сочетании с МД-релаксацией в явно заданном липидном бислое. В свете недавно полученных биофизических и биохимических данных показано, что функционирование данных битопных белков обуславливается не только специфическими белок-белковыми и белок-липидными взаимодействиями, но и физическим состоянием липидного окружения, как одного из главных компонентов самосогласованной системы биологической мембраны. Это позволило нам предложить новые принципы, лежащие в основе передачи сигнала через мембрану клетки и распознавания субстрата мембранными белками, а также механизмы действия ряда патогенных мутаций в ТМ доменах белков.

Ключевые слова: cell membranes, Мембрана клетки, amyloid precursor protein, белок-предшественник амилоида

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Суперкомпьютерные технологии атомистического моделирования в науках о материалах и физике биомембран (2019)

В книге

II объединенный научный форум: VI съезд физиологов СНГ, VI съезд биохимиков России, IX российский симпозиум «Белки и пептиды» (Сочи, Дагомыс, 1–6 октября 2019). Научные труды.

Т. 2. , М.: Издательство "Перо", 2019.