Расшифрована структура белка – переносчика холестерина

Слово «холестерин» в сознании большинства людей напрямую связано с пищей, богатой жирами, плохими результатами анализа крови и риском сердечно-сосудистых заболеваний. Однако, несмотря на свою плохую репутацию, холестерин необходим для нормального функционирования нашего организма: он является стабилизатором клеточных мембран и служит материалом для синтеза различных гормонов в энергетических станциях клетки — митохондриях. Ученые из Геттингенского университета впервые расшифровали высокоорганизованную структуру молекулярного переносчика TSPO, который представляет холестерин митохондриям. Этот белок также служит местом присоединения различных диагностических маркеров и лекарственных препаратов, например, диазепама. Лучшее понимание его трехмерной формы и функций открывает новые диагностические и лечебные возможности.

Митохондрии являются не только самыми главными энергетическими источниками для клетки. Они также участвуют в синтезе стероидных гормонов, таких как тестостерон и эстрадиол. Строительным материалом для стероидных гормонов является холестерин, который сначала должен быть транспортирован в митохондрии через их мембраны. Эту трудную задачу выполняет молекулярный транспортный белок, называемый TSPO, располагающийся на наружной мембране митохондрий. Используя метод магнитно-резонансной спектроскопии, две группы исследователей под руководством Маркуса Цвекштеттера (Markus Zweckstetter) и Штефана Беккера (Stephan Becker) из Университета Геттингена показали сложенную трехмерную структуру белка на «атомном уровне».

Этот, несомненно, огромный успех был бы невозможен без применения оригинального приема: в своих экспериментах исследователи соединили белок-транспортер с важным диагностическим маркером, называемым РК11195, что позволило получить результаты, пригодные для анализа. На самом деле, расшифровка структуры TSPO — это не только ключ к пониманию механизма транспорта холестерина в митохондрии. «Теперь мы намного лучше понимаем, как TSPO распознает и связывается с диагностическими маркерами и лекарствами», — объясняет Маркус Цвекштеттер, глава исследовательской группы Немецкого Центра нейродегенеративных заболеваний (German Center of Neurodegenerative Diseases, DZNE) Института биофизической химии Макса Планка (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry) и Центра наномикроскопии и молекулярной физиологии мозга (Center for Nanoscale Microscopy and Molecular Physiology of the Brain, CNMPB) Медицинского центра Университета Геттингена (University Medical Center of Gӧttingen, UMG).

Методики, основанные на применении TSPO, могут использоваться для диагностики и лечения многих заболеваний. «При повреждении или воспалительных изменениях головного мозга нейроны продуцируют TSPO, что позволяет усовершенствовать диагностику нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и Болезнь Альцгеймера», — объясняет Штефан Беккер, биохимик Института Макса Планка, работавший бок о бок с М. Цвекштетером.

Применение молекулярной радиоактивной метки, такой как РК11195, позволило визуализировать области мозга, пораженные воспалительными изменениями. Понимание механизма связывания TPSO с такими маркерами открывает новые возможности для диагностики и играет важную роль в ранней диагностике заболеваний головного мозга воспалительного генеза.

TPSO также связывается с некоторыми лекарственными препаратами, например, с диазепамом. Он является не только широко распространенным седативным средством, но также применяется для лечения тревожных расстройств и в качестве противосудорожного препарата. Исследователи из Университета Геттингена считают, что получение подробной информации о структуре белка-транспортера позволит разработать новые лекарственные препараты, связывающиеся с TPSO.