. Дубна: 2 oC
Дата 24.10.2021
rss vk ok fb twitter
Разные конформации липидов и процентная доля времени, которое липиды проводят в этих позах. Изображение Journal of the American Chemical Society.

Международный консорциум ученых обнаружил новые свойства фосфолипидов, из которых состоят клеточные мембраны.

Липиды могут образовывать большое количество разных структур для образования связей с белками, благодаря чему каждый из липидов может связываться с широким набором белков. Но у каждого липида есть свои любимые конформации – относительные расположения атомов химических элементов, из которых состоят липиды.

А время, которое проводит липид в каждой из конформаций, зависит от его вида.

Эти результаты исследования липидов опубликованы в журнале Американского химического сообщества (Journal of the American Chemical Society).

Мембраны клеток в основном состоят из фосфолипидов. Понимание взаимодействий липидов с другими биомолекулами важно в том числе для прикладных биотехнологий, например, в использовании липидных оболочек для доставки матричной РНК (мРНК) в нужную клетку. Это нужно для современных мРНК-вакцин от коронавируса, которые представляют собой липидные наночастицы с мРНК внутри.

Взаимодействия клеточных мембран с белками, активными молекулами лекарств или РНК регулируются в основном гидрофильными головными группами липидов. При этом в составе мембран насчитываются тысячи разных липидов, конформации которых до конца не изучены. Также не хватает данных о взаимодействиях липидов с разными белками. В частности, непонятно, в каких конформациях липиды связываются с белками.

Поскольку головы липидов крайне подвижны, наиболее точные данные об их конформации возможно получить при помощи метода ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), который показывает расстояния между разными парами атомов в составе молекулы. При этом информации ЯМР недостаточно, и поэтому часто также используется компьютерное моделирование.

Для поиска наиболее точных параметров молекулярного моделирования липидов был создан открытый международный консорциум NMRlipids, в котором участвуют и ученые из МФТИ. В рамках консорциума ученые вместе проводят моделирование липидов с использованием разных параметров, а потом сравнивают результаты между собой и с результатами экспериментов. Ранее консорциум уже публиковал статьи по отдельным липидам, но разные липиды не сравнивали между собой и не изучали взаимодействие с белками.

«Проект NMRlipids является интересным примером открытой науки, где все результаты в любой момент видны любому желающему, а участие никак не ограничено. В случае успеха мы найдем наилучшие параметры для моделирования липидов, что позволит гораздо лучше изучать клеточные и искусственные мембраны», – рассказывает Иван Гущин из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.

В опубликованной журналом Американского химического сообщества работе авторы исследовали, какие структуры и на какую долю времени принимают разные распространенные в природе липиды (фосфатидилхолин и другие). Изученные липиды формировали разные мембраны – заряженные и незаряженные – и взаимодействовали с мембранными белками. Проведенное моделирование, основанное на прямом вычислении координат атомов в каждый момент времени, показало, что ни один из подходов не воспроизводит пространство состояний липидов точно. Однако примененные в Гарварде параметры моделирования давали наиболее приближенные к реальным результаты. Из экспериментальных данных известно, что каждый из видов липидов может в разных состояниях связываться с широким набором белков. При этом разные липиды имеют разные предпочтительные конформации, в которых их можно чаще наблюдать. Благодаря этому некоторые липиды могут легче связываться с конкретными белками.

Помимо сотрудников МФТИ, в исследовании принимали участие ученые из других институтов России, Франции, Испании, Великобритании, Мексики, Германии, Чехии, Финляндии, США, Голландии и Португалии.

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить