Ионы цинка в поджелудочной железе предохраняют молекулы белка амилина от слипания друг с другом и образования амилоидного осадка, убивающего клетки. Но при избытке этого металла он начинает действовать наоборот — подталкивать молекулы опасного белка к формированию амилоидных агрегатов.
Одной из частых причин сахарного диабета второго типа является неправильное функционирование белка амилина, или диабет-ассоциированного пептида. Этот белок синтезируется в инсулин-продуцирующих клетках поджелудочной железы, и у здоровых людей просто участвует в регуляции уровня сахара в крови. Но бывает так, что амилин начинает вести себя как амилоидный белок, который слипается друг с другом и образует огромные белковые массы, отравляющие клетку (похожие процессы происходят при различных нейродегенеративных недугах, например, при болезни Альцгеймера). Известно, что от «неправильного» поведения этот белок предохраняют ионы цинка: при достаточном их количестве белок не слипается и не образует амилоидные фибриллы в поджелудочной железе.
Исследователи из Мичиганского университета (США) попытались выяснить, как цинку удаётся держать этот двусмысленный белок в рамках приличия.
Как пишут учёные в издании Journal of Molecular Biology, цинк взаимодействует с амилином двумя способами. Связываясь с центральной частью полипептидной цепи, ион металла влияет на пространственное строение всей белковой молекулы, в итоге концевая часть полипептида становится более структурированной и упорядоченной. Именно такая упорядоченность в конструкции концевой части предохраняет белковые молекулы от взаимного слипания. Чтобы сформировались амилоидные тяжи, необходимо полностью изгнать цинк из белка, что является весьма энергозатратным процессом.
Но и цинк порой может прийтись не ко двору. Вне клеток, где даже небольшие количества белка в мгновение ока образуют ядовитые молекулярные агрегаты, цинк успешно предотвращает формирование амилоидных тяжей. Но внутри клеток его ингибирующий эффект слабеет, и для надзора за амилином требуются другие участники, например, инсулин. Дело оказалось в том, что у молекулы амилина есть ещё одно место связывания ионов цинка, и в условиях большой их концентрации некоторые ионы направляются на вторую «посадочную площадку». И если взаимодействие цинка с центральным сайтом связывания предохраняет агрегацию белковых молекул, то связывание иона цинка с другим сайтом этот положительный эффект обнуляет. В этом случае нужна помощь инсулина, который тоже предотвращает «комкование» амилина, и это объясняет, почему недостаток инсулина приводит к гибели клеток: их отравляют вырвавшиеся из-под контроля массы амилоидного белка.
Все эксперименты исследователи выполняли in vitro, так что теперь им предстоит большая работа по подтверждению полученных результатов в живых организмах — а в живых клетках уровень цинка может зависеть от множества факторов и быть подвержен значительным колебаниям. Но в любом случае полученные результаты окажут помощь в понимании общего механизма заболеваний, которые сопровождаются нарушениями пространственной структуры белков.
Источник compulenta.ru