BioScience Blog – Научный Биологический блог

Химические шапероны в настоящее время привлекают пристальное внимание исследователей в связи с потенциальной возможностью их применения для коррекции структурно-динамического состояния белков ответственных за развитие ряда тяжелых патологических состояний типа болезней Альцгеймера, Паркинсона, прионовых инфекций. Развитие этих патологий обусловлено спонтанным изменением пространственной структуры данных белков, изменением их молекулярно-динамических характеристик, в том числе состояния системы их водородных связей, с нарушением нативной функциональной активности. Функционирование электрон-транспортной цепи фотосинтетических реакционных центров (РЦ) пурпурных бактерий (скорость и направление переноса электрона в отдельных звеньях цепи) существенно зависит от структурно-динамического состояния данного макромолекулярного комплекса, включая состояние системы его водородных связей. Направленная модификация этого состояния отражается на удобно и быстро регистрируемых спектрально-кинетическими методами информативных показателях электрон-транспортной активности комплекса. Это свойство фотосинтетических РЦ, изолированных из бактерий Rhodobactersphaeroides, было использовано нами для анализа влияния химических шаперонов – производных резорцина – на стабилизацию электрона в хинонной акцепторной части РЦ. В условиях отсутствия внешних доноров электрона для фотоокисляемого бактериохлорофилла (Р) фотоактивация РЦ приводит к обратимому переносу одного электрона между Р и хинонными акцепторами Qa и Qb. Скорость темнового восстановления Р+ от хинонных акцепторов отражает эффективность временной стабилизации электрона в акцепторном звене, связанной со сдвижками протонов в белковом окружении хинонов. Обнаружено ускорение темнового возвращения электрона к Р+ при добавлении к РЦ 4-гексилрезорцина, меньший эффект наблюдался для 5-этилрезорцина, практически не наблюдался для 2-метилрезорцина и 5-метилрезорцина. Иными словами, выявлена корреляция между длиной боковой гидрофобной углеводородной цепочки в структуре шаперона, позволяющей, очевидно, эффективнее взаимодействовать с амфифильным комплексом РЦ, и оказываемым функциональным воздействием. Сам функциональный эффект по-видимому обусловлен наличием двух гидроксильных групп в структуре шаперона, влияющих на систему водородных связей РЦ и, как следствие, на стабилизацию электрона в хинонной акцепторной части РЦ. Таким образом, показатели функциональной активности РЦ пурпурных бактерий можно использовать в качестве тест-системы для первичного скрининга потенциальных химических шаперонов по эффективности влияния на структурно-динамическое состояние функциональных мембранных белков.