BioScience Blog – Научный Биологический блог

Рудько В.В.

Порины – трансмембранные трехсубъединичные белки, обнаруженные как в прокариотических организмах, так и в эукариотических. Эукариотический порин VDAC расположен в митохондриальной внешней мембране. Одна субъединица бактериального порина типа OmpF представляет собой бета-бочонок, состоящий из шестнадцати бета-тяжей. Основная функция данных белков – неспецифический транспорт через внешнюю мембрану граммотрицательных бактерий ионов, воды и небольших молекул, таких как глюкоза. Недавно было показано, что порин PorB внутриклеточных патогенов Neisseriameningitidesспособен покидать бактериальную клетку, локализуясь в митохондриях, и ингибировать развитие апоптоза, что способствует выживанию бактерии. При этом PorB взаимодействует с митохондриальными поринами VDAC, известным модулятором апоптоза (Massari et al., 2000). Механизм данного взаимодействия не известен.

На основании слабого сходства небольших участков последовательностей поринов бактерии и VDAC мы предположили, что PorB встраивается в митохондриальную мембрану и замещает одну из субъединиц тримера VDAC. В результате специфических контактов достигается антиапоптотический эффект. Для обоснования гипотезы было решено идентифицировать участки слабого сходства последовательностей в третичной структуре белков. Но если для 6-и гомологов PorB структуры установлены методом рентгеноструктурного анализа, то структура поринов VDAC экспериментально не расшифрована. Предложены лишь модели топологии, полученные методами биоинформатики, и частично подтвержденные экспериментально. Опубликованные модели ( Song et. al., 1998, Cassadio et al., 1991, de Pinto et. al. 2002) различаются как числом бета-тяжей, так их положением в последовательности белка. Для выбора наиболее правдоподобной модели был разработан и применен метод идентификации петель в белке, основанный на анализе множественного выравнивания последовательностей белков семейства VDAC. Идея состоит в том, что вставки/делеции в тяжах, образующих ядро белка, маловероятны. 16-тяжевая модель (Cassadio et al., 2002) оказалась наиболее приемлемой: она противоречит полученным нами результатам лишь в одном тяже.

Локализация участков слабой гомологии на моделях структур PorB и VDAC подтверждает гипотезу о механизме взаимодействия двух белков. Также предсказаны остатки VDAC, предположительно контактирующие с PorB.

1. Massari, P. , King, C.A., Ho, l.Y., Wetzler, L. M. (2000) Neisserial PorB is translocated to the mitochondria of HeLa cells infected with Neisseria meningitidis and protects cells from apoptosis // Cellular Microbiology, 5(2), 99-109

2.  Song, J., Midson, C., Blachly-Dyson, E., Forte, M.,Colombini, M. (1998) The Topology of VDAC as Probed by Biotin Modification // J. of Biological Chem., 273(38), 24406-24413.

3.  De Pinto, V., Prezioso, G., Thinnes, F., Link, T.A., Palmieri, F. (1991) Peptide-Specific Antibodies and Proteases as Probes of the Transmembrane Topology of the Bovine Heart Mitochondrial Porin // Biochemistry, 30, 10191-10200

4.Casadio,R., Jacoboni, I.,   Messina, A., De Pinto, V. (2002) A 3D model of the voltage-dependent anion channel (VDAC) // FEBS Letters 520, 1-7