Anthropic: первая 3D-структура бактериальной вольт-частицы из 96 копий белка фага L05

Исследовательская группа Anthropic по биологии построила первую трёхмерную структуру вольт-частицы, связанной с бактериальной жизнью, сообщает Interesting Engineering. Частица собрана из белка бактериофага L05. Она содержит 96 копий белка, а её масса составляет около 9,5 мегадальтон. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Вольт-частицы впервые описали в 1986 году Леонард Роум и Нэнси Кедерша. Это полые бочкообразные комплексы, одни из крупнейших белковых структур в клетках человека. Вольты млекопитающих содержат 78 копий основного белка, расположенных в двух симметричных половинах. Их функция до сих пор не установлена: предлагались роли в клеточном транспорте, лекарственной устойчивости и иммунной защите, но ни одна не подтверждена экспериментом. Работу осложняет то, что у распространённых лабораторных организмов вольтов нет. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Поиск вольт-белков и структура L05

Команда просмотрела около 15 миллиардов предсказанных белковых последовательностей в поисках дальних родственников вольт-белков. Кандидаты нашлись в 29 крупных группах бактерий и четырёх группах архей; для лабораторной проверки выбрали 44 из них. Семь из 15 успешно полученных белков собрались в вольт-подобные частицы. Криоэлектронная микроскопия (криоЭМ) подтвердила структуры четырёх кандидатов: двух бактериальных и двух из бактериофагов. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Для подробного анализа исследователи выбрали белок фага L05. Полученная частица имеет длину около 54 нанометров и ширину около 45 нанометров. Несмотря на меньшую длину, она заключает примерно на 25 процентов больший объём, чем вольты млекопитающих. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Чтобы выяснить, как такие структуры растут, исследователи добавили в белок два повторяющихся сегмента. Частица стала крупнее, а её внутренний объём вырос примерно на 20 процентов. По мнению авторов, это указывает на то, что дупликация белка могла помочь вольтам приобретать разные размеры. Опыты также показали, что небольшие структурные изменения мешают частицам правильно замыкаться. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Быстрые методы и нерешённый вопрос

Традиционная очистка частиц занимает около трёх дней. Команда разработала подход на основе хроматографии, который сократил процесс примерно до 90 минут. Первая полная структурная модель по данным криоЭМ получена за 34 часа; по оценке команды, обычный анализ мог бы занять несколько недель. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Были и неудачи. В одном из протоколов использовали добавку, которая мешала доставке ДНК, и это задержало работу на две недели. Неточная структурная карта получилась после пропуска стандартного этапа обработки. Обе проблемы исследователи устранили за счёт более тщательного контроля. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Главный вопрос остаётся открытым: что вольт-частицы делают в живых организмах. Леонард Роум назвал его чрезвычайно трудным. Новая структура даёт ещё один путь к ответу, но значительная часть биологии вольтов пока не изучена. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗