Att bestämma hur proteiner fungerar på molekylär nivå är avgörande för att förstå den underliggande grunden för sjukdom. Nu är forskare vid universitetet i Notre Dame ett steg närmare för att avslöja mysteriet om hur egensinnigt störda proteiner fungerar, enligt ny forskning publicerad i Vetenskap .

Proteiner är kedjor av aminosyror som fälls in i tredimensionella strukturer, ge dem sin form och bestämma hur de interagerar med andra molekyler. Många proteiner bildar styva strukturer, men inneboende störda proteiner (IDP) är "disketter" och fälls inte in i en vanlig struktur. Dessa störda proteiner är disketter eftersom deras delar interagerar lika bra med vatten som med varandra. Upp till 30 procent av alla proteiner är störda - och måste vara störda för att fungera korrekt.

Forskare har kämpat för att förstå exakt hur störda internflyktingar är - och hur de fungerar. Deras diskettstrukturer gör det svårt att extrahera sina exakta dimensioner, gör omfattningen av den störningen, tillsammans med styrkorna i interaktionerna, oklar. Dessa detaljer är avgörande för att förstå hur internflyktingar utför sina nödvändiga funktioner i celler.

"Vi har utmärkta metoder tillgängliga för att bestämma strukturerna för proteiner som viks till en styv struktur, men en betydande del av alla proteiner är för flexibla för att studeras med dessa metoder. Ännu värre, resultat från två av de mest använda metoderna för att studera internflyktingar håller inte med varandra, "sa Patricia Clark, en biofysiker vid Notre Dame och medförfattare till studien. "Så vi utvecklade ett nytt analysförfarande för att lösa detta."

Clark, pastor John Cardinal O'Hara C.S.C. Professor i kemi och biokemi vid Notre Dame, arbetade med Tobin Sosnick, professor och ordförande för Institutionen för biokemi och molekylärbiologi vid University of Chicago, att utveckla en ny analysmetod med liten vinkel för röntgenspridning (SAXS) som visade att de flesta internflyktingar är mer störda än man tidigare trott. SAXS är ett av de två sätt forskare extraherar dimensioner av internflyktingar. I SAXS, proteiner placeras i vägen för en röntgenstråle, sprida röntgenstrålarna i mönster som innehåller information om proteinets storlek och form.

Clark och Sosnicks nya tillvägagångssätt analyserar ett bredare spektrum av röntgenspridningsmönster än tidigare SAXS-metoder och passar dessa mönster till IDP-strukturer med olika grad av störning som genereras av datasimuleringar.

Denna upptäckt främjar diskussionen mellan forskare som använder SAXS för att studera IDP och dem som använder en annan metod, fluorescensresonans energiöverföring (FRET). Med FRET, forskare fäster molekyler som kallas fluoroforer till proteinet, bestäm sedan storleken och formen på IDP genom att beräkna avståndet mellan fluoroforerna. I de senaste FRET -studierna har forskare har kommit fram till att IDP -delar interagerar starkare med varandra än med sin omgivning, vilket leder till fler kollapsade strukturer.

Resultaten kastar nytt ljus över kontroversen mellan de två forskningsmetoderna, Noterade Clark. Deras SAXS -analysmetod visar att diskussionsstrukturerna hos internflyktingar är mycket nära vad man kan förvänta sig för en verkligt slumpmässig struktur - vilket kan hjälpa till att förhindra att interna personer oavsiktligt interagerar med andra proteiner. Många sjukdomar, inklusive många former av cancer, orsakas av mutationer som gör att ett protein interagerar felaktigt med sig själv eller andra proteiner, Sa Clark. De framsteg som gjorts i detta arbete kommer att möjliggöra detaljerade undersökningar av mekanismer för vikning och felvikning. De kommer också att hjälpa till med utvecklingen av nya strategier för att förhindra sjukdomar i proteinfel.

"Även om detta arbete är en grundläggande, grundforskning demonstration av proteinbeteende, konsekvenserna är riktigt breda, "Sa Clark.