Loading...
Комплекс PRPS необходим клеткам, чтобы производить нуклеотиды — важные строительные блоки для ДНК и РНК. В состав комплекса входят четыре белка: PRPS1, PRPS2, а также вспомогательные белки AP1 и AP2. PRPS1 и PRPS2 участвуют в синтезе фосфорибозилпирофосфата (PRPP) — вещества, необходимого для создания молекул нуклеотидов. Белки AP1 и AP2 не обладают каталитической активностью, то есть не проводят химической реакции, из-за чего их роль не до конца известна. Нарушения работы комплекса PRPS могут приводить к серьезным заболеваниям, например к нарушениям в развитии нервной системы или проблемам с обменом веществ.
Исследователи изучили ферментный комплекс PRPS, чтобы понять его эволюционное происхождение и функции. Чтобы проанализировать эволюцию входящих в комплекс белков, команда ученых проследила их генетическую историю. Для этого команда сравнила аминокислотные последовательности белков комплекса с последовательностями белков других организмов с помощью баз данных и построила филогенетические деревья. Они показали, что PRPS1 появился у эукариот за счет переноса генетического материала от бактерий миллиарды лет назад. AP2 возник более 1 миллиарда лет назад в клетках животных и грибов, а AP1 и PRPS2 появились позже в результате дупликации генома у челюстных позвоночных.
Ученые обнаружили эти белки не только у животных и грибов, но и у других эукариот, таких как растения и простейшие. У этих организмов также наблюдается дублирование и сохранение копий генов, кодирующих PRPS. Результаты указывают на важность этих событий для развития и адаптации метаболизма у более развитых форм жизни на Земле.
Чтобы определить функции каждого из белков, исследователи применили технологию редактирования генов CRISPR. С ее помощью они отключали различные комбинации генов белков этого комплекса в клеточных линиях млекопитающих. Они обнаружили, что жизнеспособность клеток снижалась во всех случаях, особенно когда из четырех белков оставался только PRPS1. Клетки с одним PRPS1 росли медленнее, вырабатывали меньше нуклеотидов и имели нарушения в работе митохондрий.
Также с помощью метода эксклюзионной хроматографии (гель-фильтрация), который позволяет разделять вещества в растворе по их размеру, ученые показали, что все четыре белка образуют крупный ферментный комплекс, примерно в 10 раз больше, чем структуры, возникающие при отсутствии одного из белков.
Ученые обнаружили, что комплекс распался без AP1 — и в некоторой степени без AP2. Таким образом, AP1 и AP2 действуют как молекулярные каркасы, помогая формировать и стабилизировать большой ферментный комплекс.
«В контексте рака может возникнуть необходимость ограничить активность PRPS, чтобы подавить выработку нуклеотидов и замедлить рост опухоли. В случае синдрома дефицита нуклеотидов может возникнуть необходимость повысить активность. Раскрытие основ архитектуры комплекса дает нам отправную точку для дальнейших шагов, которые позволят применить наши знания для разработки новых методов диагностики и лечения, способных улучшить состояние пациентов», — рассказал Том Каннингем из Университета Цинциннати.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.