Авторы статьи, недавно опубликованной в Nature Communication, сообщают, что смогли определить структуру белка, играющего ключевую роль в развитии воспалительных реакций. Это открытие может стать отправной точкой в создании новых подходов к лечению самых разных заболеваний, от болезней сердца до диабета, рака и нейродегенеративных расстройств, в том числе — болезни Паркинсона.
Группа учёных под руководством доцента Сент-Луисского университета (Saint Louis University) Сергея Королёва, занимается изучением белков на атомарном уровне. Это необходимо, чтобы понять роль, которую конкретные белки играют в организме. В рамках нового исследования анализу был подвергнут давно изучающийся (но всё ещё плохо изученный) фермент кальцийнезависимая фосфолипаза A2β (iPLA2β), расщепляющий фосфолипиды в мембранах. При повреждении тканей организма iPLA2β начинает посылать иммунной системе сигналы, инициирующие воспаление. Авторы новой работы решили выяснить, как именно заинтересовавший их белок активируется при повреждении, как он расщепляет субстраты и как «выключается», одновременно останавливая воспалительный ответ.
«Впервые [белок] был описан более 20 лет назад в Университете Вашингтона в Сент-Луисе (Washington University in St. Louis), — рассказывает Королёв. — Сначала учёные установили, что этот белок играет роль в формировании ответа сердечно-сосудистой системы на ишемию или повреждение.
Затем оказалось, что [iPLA2β] также вовлечён в процесс выработки инсулина и, при определённых нарушениях, может привести к развитию сахарного диабета 1 типа. Ещё позже, менее 10 лет назад, белок снова описали — но уже совершенно в другом контексте, при генетическом секвенировании пациентов, страдавших нейродегенеративными заболеваниями. Например, наследственные мутации в [соответствующем] гене были обнаружены у пациентов с ранним началом болезни Паркинсона».
Итак, учёные выяснили, что один и тот же белок iPLA2β играет разные роли в разных тканях и даже в разных частях клеток. Тем сложнее стало выяснить, как этот протеин работает. Ясно было только одно — iPLA2β может быть опасен, поскольку он вносит свою лепту в развитие сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и даже участвует в процессе метастазирования. С другой стороны, разработка препарата-ингибитора iPLA2β могла бы оказаться полезна больным с самыми разными диагнозами. Но без определения трёхмерной структуры самого белка создание лекарства, способного подавить активность iPLA2β, оказалось слишком сложной задачей.
Чтобы определить молекулярную структуру белка, авторы нового исследования использовали рентгеновскую кристаллографию. По словам Королёва, достижение этой цели открыло дверь к получению огромного числа ответов на вопросы, связанные с iPLA2β.
В частности, оказалось, что реальная структура белка значительно отличается от предсказанной гипотезами. Ранее разработанные теоретические модели структуры iPLA2β не могли объяснить всех его функций, теперь же многие кусочки головоломки встали на место.
Теперь Королёв и его коллеги заинтересовались ролью, которую iPLA2β играет в головном мозге. Пока она абсолютно не ясна, но трёхмерная модель молекулы белка в сочетании с результатами генетических тестов должна стать мощным исследовательским инструментом, который поможет лучше понять принципы «работы» iPLA2β в нервной системе и, возможно, научиться устранять причиняемый белком вред.
