Sciencemag.cz
Doporučujeme
Duální vazebný mód zpochybňuje tradiční představu, že proteinové interakce mají jen jednu pevně danou podobu.
Vědci z CEITEC Masarykovy univerzity ve spolupráci s Akademií věd ČR a Univerzitou v Řezně popsali nový mechanismus, jakým spolu uvnitř lidských buněk komunikují proteiny. Zjistili, že určitý úsek bílkoviny (tzv. ligand) se může vázat ke svému partnerskému proteinu dvěma různými způsoby a mezi těmito vazbami neustále přepíná. Tento objev zpochybňuje dosud přijímanou představu o tom, jak jsou interakce mezi proteiny regulovány, a může změnit naše chápání buněčné komunikace (signalizace). Zároveň by mohl otevřít cestu k vývoji nových terapeutických strategií zaměřených na narušenou komunikaci mezi proteiny u některých typů onemocnění.
Studie, která vyšla v časopise Structure, se zaměřila na malou strukturovanou doménu zvanou PDZ, jež se vyskytuje v mnoha proteinech. Tyto domény fungují jako dokovací stanice – umožňují proteinům vázat se na krátké úseky jiných proteinů (ligandy), které se obvykle nacházejí na jejich konci. Takové interakce pomáhají organizovat sítě proteinů, které řídí například architekturu buňky, signální dráhy nebo komunikaci uvnitř buňky.
Vědci zkoumali PDZ doménu konkrétního proteinu zvaného Dishevelled (DVL), který hraje klíčovou roli ve Wnt signální dráze. Ta reguluje základní procesy, jako je vývoj embryí, regenerace tkání nebo buněčné dělení. Poruchy v této dráze jsou spojovány s rozvojem rakoviny a vývojových poruch.
Výsledek výzkumu vědce překvapil: krátký úsek na konci proteinu DVL se může k jeho vlastní PDZ doméně vázat dvěma různými způsoby. Místo toho, aby zůstal ve stabilní poloze, tento ligand přepíná mezi dvěma konfiguracemi – jednou využívá vazebné místo na konci své struktury a podruhé místo uvnitř sekvence. Tento jev, označovaný jako duální vazebný mód, zpochybňuje tradiční představu, že proteinové interakce mají jen jednu pevně danou podobu. Ukazuje na překvapivou míru flexibility a schopnost jednoho úseku plnit více funkčních rolí.
„Tato flexibilita je zřejmě zakódovaná přímo v sekvenci a může fungovat jako vnitřní přepínač, který reguluje aktivaci proteinu – například v reakci na změny, ke kterým dochází až po jeho vytvoření, jako je fosforylace nebo polyglutamylace,“ vysvětluje první autor studie Jitender Kumar.
Vedoucí výzkumné skupiny Protein-DNA interakcí na CEITEC Masarykovy univerzity a seniorní autor studie Konstantinos Tripsianes dodává: „Toto přepínání může sloužit jako vnitřní regulační systém, který umožňuje proteinu reagovat na specifické signály v buňce. Taková schopnost je klíčová pro zachování přesnosti buněčné signalizace.“
Tým dále analyzoval více než 500 známých struktur PDZ domén a zjistil, že podobný duální vazebný mód by se mohl vyskytovat mnohem častěji. Výsledky studie naznačují, že dynamické přepínání mezi různými vazbami může být obecným mechanismem, kterým buňky jemně ladí interakce mezi proteiny.
Lepší pochopení toho, jak proteiny uvnitř buněk komunikují, může do budoucna pomoci při vývoji chytřejších a cílenějších přístupů k léčbě, zejména u onemocnění, při nichž dochází k narušení regulace těchto interakcí.
