Ученые из России и Беларуси раскрыли структуру ключевых ферментов туберкулезной палочки

"Ферредоксины, небольшие белки, играют ключевую роль в основных метаболических путях - сериях химических реакций, происходящих внутри клетки. Объединенная команда ученых из России и Беларуси изучила структуру ферредоксинов из туберкулезной палочки и их комплексы с белками-партнерами. Исследование поможет найти мишени для новых противотуберкулезных препаратов", - говорится в сообщении.

Туберкулез, наряду с раком, ишемией, инсультами и инфарктами, остается одной из главных причин смертности населения. Это в особенности характерно для тех государств, где распространен ВИЧ или наблюдается неблагоприятный климат. В последние годы российские и зарубежные ученые зафиксировали появление и быстрое распространение сразу нескольких штаммов этого микроба, неуязвимых к действию большинства подобных препаратов, что вынуждает искать замену для них.

Группа российских и белорусских молекулярных биологов под руководством заместителя директора Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ (Долгопрудный) Валентина Борщевского сделала большой шаг в сторону разработки этих лекарств в рамках изучения структуры ферментов-ферредоксинов. Эти белковые молекулы играют важную роль в клеточном дыхании и в других процессах, связанных с транспортом электронов в клетках микробов.

Важнейшие белки микроба

Борщевский и его коллеги обратили внимание на то, что часть генов, кодирующих производство ферредоксинов, расположена по соседству с белками-цитохромами из семейства Р450. Эти молекулы играют важную роль в метаболизме клеток, а также в их очистке от различных токсинов и антибиотиков. Соседство этих ферментов натолкнуло ученых на мысль, что они могут взаимодействовать друг с другом.

Руководствуясь этой идеей, исследователи подготовили большое количество молекул двух форм ферредоксина Fdx и FdxE, чей ген соседствуют с геном белка-цитохрома CYP143, заморозили их и просветили при помощи рентгеновского кристаллографа. Аналогичным образом ученые обработали раствор, содержащий в себе и CYP143, и FdxE. В результате этого молекулярные биологи смогли не только раскрыть трехмерную структуру Fdx и FdxE, но и проследить за взаимодействиями ферродоксина с цитохромом.

Проведенные исследователями расчеты подтвердили, что CYP143 и FdxE активно взаимодействуют друг с другом, а также указали на то, что в реакциях между этими белками играют важную роль электростатические взаимодействия и образование водородных связей между CYP143 и FdxE. Понимание структуры этих связей уже в ближайшем будущем поможет ученым создать новые препараты, нарушающие обмен веществ в клетках туберкулезной палочки.

"Полученные нами данные проливают свет на структурные аспекты, определяющие межбелковые взаимодействия внутри комплексов цитохромов и ферредоксинов во время переноса электронов. В ближайшее время нам еще предстоит подробно охарактеризовать эти системы", - подытожил Борщевский, чьи слова приводит пресс-служба МФТИ.