Команда ученых из Московского физико-технического университета и Института биоорганической химии РАН совместно с коллегами из Чанчуньского института прикладной химии показала наличие функционально значимых ионов цинка в рецепторе, ответственном за врожденный иммунитет человека. Статья опубликована в журнале Communications Biology.

Клетки системы врожденного иммунитета узнают так называемые паттерны патогенности — фрагменты патогенов — с помощью особых мембранных белков-рецепторов. К таким белкам относятся toll-подобные рецепторы. Эти мембранные белки имеют огромные внеклеточные части, которые обеспечивают связывание с компонентами патогена. Внутриклеточные домены таких рецепторов гораздо меньше, однако именно они обеспечивают передачу сигнала об опасности внутрь клетки и запуск молекулярных каскадов, нацеленных на уничтожение патогена.

Ученые из МФТИ совместно с коллегами из ИБХ изучали структуру внутриклеточной части toll-подобного рецептора 1 (TLR1) и обнаружили странное несоответствие данных, полученных разными методами. Все имевшиеся данные о трехмерной структуре кристаллов TLR1, полученные методом рентгеноструктурного анализа, указывали на наличие химической связи между двумя аминокислотами-цистеинами во внутриклеточном домене, так называемого дисульфидного мостика.

Однако анализ трехмерной структуры TLR1 в растворе методом ядерного магнитного резонанса, напротив, показал наличие подвижной, неупорядоченной структуры исследуемой области. Такое несоответствие натолкнуло исследователей на мысль, что два цистеина могут быть расположены рядом не из-за того, что они формируют дисульфидный мостик, а потому что они связывают, координируют ион металла, а именно цинка.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые изучили способность внутриклеточной части TLR1 связывать цинк в растворе. И TLR1 оказался способен прочно связывать цинк из окружающего раствора. Для точного определения участка связывания цинка в TLR1 исследователи применили метод точечного мутагенеза, получив мутанты TLR1, в которых один из нескольких цистеинов был заменен другой аминокислотой. Замена тех самых цистеинов, которые образовывали дисульфидный мостик в кристаллических структурах, приводила к потере способности TLR1 связывать цинк и «выключению» рецептора. Итак, когда белок находится в клетке в водном окружении, два цистеина образуют участок связывания цинка, причем этот участок критически важен для функционирования белка. 

Обнаруженная коллективом ученых способность toll-подобного рецептора TLR1 человека связывать ионы цинка подтверждена структурными данными и результатами молекулярного моделирования. Это важное фундаментальное открытие. Полученный результат является основой для дальнейших исследований особенностей работы toll-подобных рецепторов, имеющих существенное значение для медицины. Понимание механизмов действия рецепторов врожденного иммунитета позволит создать новые лекарственные препараты, а также понять механизмы нарушения врожденного иммунитета.

Источник

30.09.2021