Молекулярная машина – в мембране клеток

О.В. Космачевская

Глутаминовая кислота не только входит в состав белков, но также в ионизированной форме (глутамат) участвует в передаче электрохимического импульса от одного нейрона к другому или от нейрона к мышечным клеткам. Иными словами, глутаминовая кислота работает молекулой-посредником (нейромедиатором). Под действием нервного импульса эта аминокислота высвобождается из одной нервной клетки и связывается со специальными рецепторными белками на мембране другой клетки, запуская в ней последовательность биохимических реакций, которые приводят к ее возбуждению. Вскоре после этого глутамат должен обратно вернуться в свою клетку. В этом ему помогают специальные белки-транспортеры, встроенные в мембрану. Нарушение транспорта нейромедиатора приводит к проблемам с обучением и памятью. Поэтому ученые пытаются понять механизм работы глутаматного транспортера.

Исследователям из университета Сиднея (Австралия) удалось «увидеть» переносчик глутамата и понять, как он переносит вещество. Сделали они это при помощи криогенной электронной микроскопии, которая позволяет «рассмотреть» строение молекул вплоть до атома. Раньше структуру белков определяли с помощью рентгеновской кристаллографии. Для этого нужно было получить хорошо организованные белковые кристаллы. Но это не всегда получается, поскольку не все белки образуют кристаллы. Особенно плохо кристаллизуются мембранные белки. Кроме того, белок в кристалле видоизменен. А криогенная электронная микроскопия позволяет исследовать белки в растворе, то есть в условиях, наиболее приближенных к природным.

В 2017 году за разработку этого метода три ученых из Швейцарии, США и Великобритании получили Нобелевскую премию по химии. Зная структуру белка в деталях, можно с помощью компьютерного моделирования найти вещества, которые будут его активировать или ингибировать. Это гораздо эффективнее, чем тестировать множество веществ в реальных экспериментах.

Компьютерная реконструкция трехмерной структуры переносчика глутамата показала, что этот белок состоит из трех белков (протомеров), которые подобно вращающемуся лифту перемещают вещества через мембрану клетки. Это самая настоящая молекулярная машина! Одновременно с глутаматом переносчик транспортирует ионы хлора, которые необходимы для поддержания осмотического баланса внутри клетки.

Есть ли потенциальная польза от этого знания? Есть, поскольку существуют неврологические расстройства, вызванные нарушением работы глутаматного транспортера, и их надо лечить.

(Nature, 17 February 2021)



Разные разности
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...
Слезы как оружие
Женщины прекрасно знают, что стоит пустить в ход слезы, как еще секунду назад грозный, орущий и злобный мужчина вдруг обмякает, теряется и становится похожим на кроткую овечку. Откуда такая обезоруживающая сила женских слез? В чем здесь дело?