После трансляции белки должны сворачиваться в свою функциональную трехмерную форму и сохранять ее во время воздействия различных возмущений: внешнего стресса, такого как изменения температуры, неправильные взаимодействия с другими белками в клетке и даже вредные мутации. Чтобы белки оставались функциональными, клетка использует определенный класс белков — шапероны. Они присутствуют во всех организмах и являются одними из самых распространенных белков в клетках, что подчеркивает их важность для поддержания жизни.
Текущее мнение состоит в том, что функциональная трехмерная форма белка также является его наиболее термодинамически стабильным состоянием, и что шапероны помогают белкам достичь этого состояния, не давая им агрегироваться и позволяя им вырваться из так называемых «кинетических ловушек» — точек, где белок может «застрять» в нефункциональном состоянии. И для всего этого шаперонам нужна энергия, которая поступает в клетку в форме аденозинтрифосфата или АТФ.Лаборатории Паоло Де Лос Риоса из EPFL и Пьера Голоубиноффа из UNIL в сотрудничестве с Алессандро Бардуччи (INSERM — Montpellier) теперь показали, что энергия АТФ используется шаперонами для активного поддержания белков, над которыми они работают, в неорганизованном состоянии. -равновесная, но временно стабильная версия функциональной формы, даже в условиях, при которых функциональная форма не должна быть термодинамически стабильной.
«Мы обнаружили, что шапероны могут активно восстанавливать и восстанавливать белки, на которые они действуют, в неравновесном стационарном состоянии», — говорит Де Лос Риос. «В этом состоянии белки находятся в своем естественном состоянии, даже если с точки зрения равновесной термодинамики это не так».Исследователи объединили теоретические и экспериментальные подходы, чтобы доказать, что шапероны являются молекулярными моторами, способными выполнять работу и расширять диапазон стабильности белков. Результаты могут поставить под сомнение часть распространенного мнения о том, что эволюция разработала аминокислотные последовательности таким образом, чтобы функциональное состояние белка, к которому они принадлежат, было термодинамически оптимальным.
«В присутствии шаперонов даже термодинамически неоптимальные белки могут достичь своей функциональной формы, облегчая эволюцию в ее бесконечном исследовании химических возможностей», — говорит Де Лос Риос.