Молекулярная машина – в мембране клеток

Космачевская О.В.
(«ХиЖ», 2021, №2)

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)



123

Разные разности

07.10.2022 14:00:00

Исследователи из Университета Британской Колумбии создали медно-цинковое нанопокрытие, которое помогает быстрее уничтожать бактерии по сравнению с чистой медью. Ученые надеются, что скоро в больницах такие покрытия появятся на дверных ручках и кнопках лифта, к которым чаще всего прикасаются персонал, пациенты и посетители.

>>
29.09.2022 12:00:00

Сегодня в живых клетках аминокислоты образуются из α-кетокислот с использованием азота и белков-катализаторов. Но как это происходило в ранние исторические времена, когда никаких клеток еще не было? Ученые из Исследовательского института Скриппса предположили, что роль фермента в превращении α-кетокислоты в аминокислоту может сыграть обыкновенный цианид.

>>
25.09.2022 14:00:00

Как вы думаете, что важнее — есть много фруктов или есть фрукты часто? Казалось бы, какая разница. А между тем разницу обнаружили исследователи из Астонского университета в Бирмингеме.

>>
23.09.2022 14:00:00

В Формуле-1 всегда бытовало твердое убеждение, что здесь работает «правило 80/20»: машина/команда отвечают за 80% успеха в гонке, а мастерство пилота — только за 20%. Но, как выяснили ученые из Университета Летбриджа, эта формула ошибочна.

>>
21.09.2022 16:00:00

Компания Virginia Tech вместе со специалистами из двух университетов США работает над перчатками для подводных манипуляций Octa-glove. Принцип их работы позаимствован у щупалец осьминога.

>>