Исследователи раскрывают динамическую структуру белков FLVCR и их функцию в транспорте питательных веществ.

Важные новости

Исследователи раскрывают динамическую структуру белков FLVCR и их роль в транспорте питательных веществ

Белки FLVCR (зеленый, синий), находящиеся в клеточной мембране (фиолетовый). Эти белки транспортируют клеточные строительные блоки этаноламин и холин через мембрану. Фото: Ella Maru Studio

Известно, что нарушения работы белков FLVCR1 и FLVCR2 приводят к редким наследственным заболеваниям у человека, вызывающим двигательные, сенсорные и неврологические нарушения. Однако биохимические механизмы, лежащие в основе этого, и физиологические функции белков FLVCR до сих пор неясны.

Междисциплинарная группа исследователей из Франкфурта-на-Майне, Сингапура и США теперь расшифровала трехмерные структуры белков FLVCR и их клеточные функции. Исследователи показали, что белки транспортируют клеточные строительные блоки холин и этаноламин. Их результаты вносят значительный вклад в понимание патогенеза редких заболеваний и разработку новых методов лечения.

В сериалах о больницах врачи ищут правильные диагнозы и возможные методы лечения пациентов с иногда загадочными или странными симптомами. В действительности этот процесс часто занимает годы у тех, кто страдает редкими заболеваниями. Во многих случаях эффективных лекарств не существует, а терапевтические возможности ограничены.

Примерно 6–8% населения мира страдают от редкого заболевания. Это около 500 миллионов человек, хотя каждое из более чем 7000 различных заболеваний поражает только 1 из 2000 человек. Поскольку эти заболевания настолько редки, медицинские и научные знания о них ограничены. В мире всего несколько экспертов, а общественная осведомленность недостаточна.

Раскрытие структуры и функций белков для понимания болезней и разработки методов лечения

Международная группа исследователей во главе с Шарой Сафаряном, руководителем проектной группы в Институте биофизики Макса Планка, а также независимым руководителем группы в Институте трансляционной медицины и фармакологии Фраунгофера ITMP и Институте клинической фармакологии Франкфуртского университета имени Гёте, исследовали структуру и клеточную функцию двух белков, FLVCR1 и FLVCR2, которые играют причинную роль в ряде редких наследственных заболеваний.

Ученые опубликовали свои выводы в журнале Nature.

Нарушения функций FLVCR1 и FLVCR2 из-за мутаций генов вызывают редкие заболевания, некоторые из которых приводят к тяжелым нарушениям зрения, подвижности и чувствительности – например, как атаксия заднего столба с пигментным ретинитом, синдромом Фаулера или сенсорными и вегетативными нейропатиями. Последнее может, например, привести к полной потере болевой чувствительности.

«При многих заболеваниях, в том числе редких, клеточные структуры нашего организма изменяются, и это приводит к сбоям в биохимических процессах», — говорит Шара Сафарян. «Чтобы понять развитие таких заболеваний и разработать методы лечения, нам необходимо знать, как эти белки структурированы на молекулярном уровне и какие функции они выполняют в здоровых клетках».

FLVCR1 и FLVCR2 транспортируют клеточные клетки. строительные блоки холин и этаноламин

Ученые обнаружили, что FLVCR 1 и FLVCR2 транспортируют молекулы холина и этаноламина через мембраны наших клеток. «Холин и этаноламин необходимы для важных функций организма. Они поддерживают рост, регенерацию и стабильность наших клеток, например, в мышцах, внутренних органах и мозге», — объясняет Сафариан.

«Кроме того, холин участвует в жировом обмене и детоксикации печени. Он также необходим нашему организму для выработки нейротрансмиттера ацетилхолина, который имеет решающее значение для нашей нервной системы и необходим нашему мозгу для управления органами. Итак, вы можете себе представить, что сбои в работе белков FLVCR может вызвать серьезные неврологические и мышечные расстройства».

Исследователи использовали микроскопические, биохимические и компьютерные методы для исследования белков FLVCR. «Мы заморозили белки, а затем наблюдали их под электронным микроскопом», — объясняет Ди Ву, исследователь из Института биофизики Макса Планка и соавтор исследования. «Луч электронов проникает в замороженный образец, и взаимодействие электронов с материалом создает изображение».

Исследователи берут множество отдельных изображений, обрабатывают и объединяют их вычислительно, чтобы получить трехмерные структуры белков с высоким разрешением. Таким образом им удалось расшифровать структуры FLVCR1 и FLVCR2 и увидеть, как они изменяются в присутствии этаноламина и холина. Компьютерное моделирование подтвердило и визуализировало, как белки FLVCR взаимодействуют с этаноламином и холином и динамически изменяют свою структуру, обеспечивая транспорт питательных веществ.

Сафариан резюмирует: «Наши результаты открывают путь к пониманию развития и прогрессирования редких заболеваний». связаны с белками FLVCR. В будущем пациенты смогут получить пользу от новых методов лечения, которые восстановят качество их жизни».

Дополнительная информация: Keiken. Ри и ​​др., Молекулярный механизм транспорта холина и этаноламина у человека, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07444-7

Информация журнала: Природа

Предоставлено Обществом Макса Планка

Новости сегодня

Последние новости