Ученые ОИЯИ в сотрудничестве с коллегами из МФТИ (Россия) и Университета Южной Флориды (USF, США) впервые изучили структурные свойства протекторного белка тихоходок Dsup (Damage suppressor) и комплекса белка с ДНК.
Исследование раскрывает новые детали высокоэффективного механизма защиты ДНК и экстремальной устойчивости одного из самых радиорезистентных животных, известных науке, — тихоходок вида Ramazzottius varieornatus.
Модель протекторного белка тихоходок Dsup в различных растворах по данным малоуглового рентгеновского рассеяния
С целью установления молекулярного механизма, способствующего защите ДНК от радиации, было проведено структурно-биологическое исследование белка тихоходок Dsup. Для этого был разработан протокол наработки и очистки белка. Dsup был изучен в серии экспериментов с использованием методов малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS), спектроскопии кругового дихроизма (CD) и биоинформатического анализа. В результате было установлено, что Dsup является неупорядоченным белком, и именно выбранные методы — одни из наиболее подходящих для исследования таких гибких белков, не имеющих жесткой структуры.
Неупорядоченные белки активно изучаются в последние годы, так как играют значимую роль в целом ряде жизненно важных процессов:
- организации ДНК в клетке;
- регуляции считывания генетической информации;
- течения множества заболеваний;
- выживания в экстремальных условиях и многих других.
Важнейшим результатом работы ученых стало исследование внутренней структуры и молекулярных конформаций белка Dsup в различных физико-химических условиях. В случае крайне гибкого белка Dsup это позволило получить усредненные атомные модели низкого разрешения и моделировать набор структур, более точно описывающий состояния белка в растворе. Интересно, что первичный анализ свойств белка при взаимодействии с ДНК показал формирование нечеткого (“fuzzy”) или структурно-беспорядочного комплекса Dsup-ДНК, что указывает на существование белка в составе этого комплекса в виде большого числа разнообразных конформаций. На основе полученных данных были сделаны предположения об участии белка Dsup в организации хроматина и роли неупорядоченных белков как протекторных молекул для ДНК.
«Изучение механизмов экстремальной устойчивости живых организмов требует понимания процессов на молекулярных, геномных и организменных уровнях. Для этого в дальнейшем нами планируется использование новых методов, например, криоэлектронной микроскопии», — подчеркнул младший научный сотрудник сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП ОИЯИ Михаил Зарубин.
«Как оказалось, исследование неупорядоченных белков — очень непростая задача, — отметила начальник cектора молекулярной генетики ЛЯП ОИЯИ, к.б.н. Елена Кравченко. — Однако хороший научный коллектив и много упорной работы сделали свое дело».
Результаты первого экспериментального исследования структурных свойств белка тихоходок Dsup были опубликованы в журнале Scientific Reports в октябре 2024 г.