http://93.174.130.82/news/shownews.aspx?id=c0e258e3-5638-4f8e-a9e7-ef84e055ba8d&print=1© 2024 Российская академия наук
Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН) в подмосковном Пущино выяснили, что гигантский мышечный белок — титин — образует агрегаты, похожие на бета-амилоидные. Назначение этих агрегатов пока не известно. Не исключено, что они выполняют какие-то полезные функции. Этим предположениям, а также объяснению тонкостей аналитического изучения титина посвящены две свежие публикации пущинских биологов в «the Journal of Biomolecular Structure and Dynamics» и «Biophysical reviews».
Титин (тайтин) — самый большой из известных белков живого организма. Его молекулярная масса доходит до четырех миллионов дальтон, молекула содержит 38 тысяч аминокислот. Он содержится в мышцах, обеспечивая их эластичность, усиливая сокращение. О существовании титина долго не подозревали, поскольку никто не мог представить белок размером несколько микрометров. Его обнаружили только в 1970-х годах методом электрофореза. С тех пор титином активно занимаются в мире. Одна из ведущих научных групп по его изучению работает в ИТЭБ РАН в Пущино.
«Титин разрушает многие стереотипы, которые сложились в науке. Многие факты об этом белке вызывают удивление даже у биологов», — пояснил пресс-службе ИТЭБ РАН заведующий лабораторией структуры и функций мышечных белков, доктор биологических наук Иван Вихлянцев.
Титин еще никто не получил целиком в виде отдельной молекулы. Обычно его разделают на домены или фрагменты. В лаборатории Ивана Вихлянцева научились работать с большими фрагментами титина и целой молекулой. Выяснилось, что титин легко протеолизируется, а также разрушается при нагревании. Это сильно осложняет работу с ним. Чтобы помочь другим ученым постичь тонкости работы с гигантским белком, его визуализации Иван Вихлянцев в соавторстве с профессором, доктором биологических наук Зоей Подлубной опубликовали обзор, подведя, таким образом, итог более чем десятилетней работы. Подлубная и Вихлянцев открыли в 2004 году самые большие изоформы титина в мышцах млекопитающих. Позднее они вместе с коллегами из Института медико-биологических проблем (лаборатория проф., д.б.н. Б.С. Шенкмана) изучали изменения титина во время космических полетов. Оказалось, что у космонавтов после длительных полетов число длинных фрагментов титина в мышцах уменьшалось, что говорило о развитии болезни. А, к примеру, у сусликов после спячки длинных фрагментов становилось даже больше, то есть их мышцы были здоровы.
Сейчас группа Вихлянцева вплотную занимается агрегатами титина, то есть свернутым состоянием белка.
«Мы показали, что агрегаты титина похожи на амилоидные агрегаты, которые сопровождают болезнь Альцгеймера. Считалось, что белковые агрегаты — это признак заболевания. Но в последнее время все больше обращают внимания на функциональные амилоиды, которые не связаны с болезнями», — прокомментировала работу первый автор статьи в «the Journal of Biomolecular Structure and Dynamics», магистр биологии, младший научный сотрудник Эльмира Якупова.
«Когда мы говорим про функциональные амилоиды, то нам не верят. Стереотип о том, что амилоиды — это плохо, сломать сложно», — добавляет Иван Вихлянцев.
Ученые заметили, что титин при обычных условиях in vitro уже через 20 минут сворачивается в агрегаты, однако с нашими мышцами тем не менее все в порядке. Так может быть, агрегаты титина выполняют какую-то полезную функцию? К примеру, помогают белку сворачиваться и разворачиваться, препятствуя разрыву мышечных нитей при нагрузках. С другой стороны, известно, что если в клетках образуются амилоидные агрегаты, то запускается процесс очищения от них. Возможно, это происходит с титином. Это пока только гипотезы, которые авторы исследования собираются проверить.
По словам Эльмиры Якуповой, ученые намерены решить еще одну фундаментальную задачу: узнать, как титин расположен в мышцах, как упакованы его длинные фрагменты, поскольку до сих пор это неизвестно.
ИТЭБ РАН