Ученые с помощью новейшей методики изучили процесс сворачивания белка

Аспирант Химического института имени А.М. Бутлерова Казанского федерального университета Алиса Фатхутдинова изучила состояние белкового ансамбля в процессе сворачивания. Результаты исследований имеют важное практическое значение для медицины.

Исследование проводились в единственной в России лаборатории сверхбыстрой калориметрии, открытой в 2017 году на кафедре физической химии Химического института имени А. М. Бутлерова КФУ в рамках программы мегагрантов, которая реализуется Минобрнауки России по национальному проекту «Наука и университеты».

Уникальные свойства белков определяются наличием у них упорядоченной трехмерной структуры, которую они приобретают в процессе фолдинга — спонтанного сворачивания полипептидной цепи. Исследователи уже давно пытаются выяснить причины высокой скорости этого процесса, а также определить оптимальные условия для сворачивания белков.

Аспирант изучила состояния белков в процессе фолдинга, применив новейший метод сверхбыстрой сканирующей калориметрии. Для этого образцы микрометрового размера нагревали со скоростью от 50 до 4000 градусов в секунду.

Исследования фолдинга крайне важны для медицины. Во-первых, в современных препаратах белки часто находятся как раз в «развернутом» виде. Для того, чтобы эффективно их использовать, нужно придать правильную конформацию. В связи с этим необходимо определить оптимальные условия для их сворачивания. Во-вторых, причиной ряда болезней является неправильное сворачивание некоторых белков. Чтобы понять, как работать с этими болезнями, необходимо изучать закономерности фолдинга.

Комментирует Тимур Мухаметзянов, доцент кафедры физической химии Химического института имени А. М. Бутлерова КФУ:

 «В результате исследований нами было установлено наличие интермедиата фолдинга, то есть метастабильной частично свернутой структуры. Это состояние белка уже является достаточно упорядоченным, но все еще менее стабильно, чем полностью свернутое. Кроме того, мы выяснили, что неравновесный белковый ансамбль состоит только из неупорядоченных молекул, интермедиата и полностью свернутого белка. То есть скорость процесса сворачивания определяется величинами энергетических барьеров между формами белка. Таким образом, в процессе сворачивания белковая цепь вначале должна преодолеть силы отталкивания между сегментами, но, когда этот барьер пройден, сворачивание происходит быстро».