Термостабильность коллагена: разгаданы молекулярные причины, отличающие «горячую» и «холодную» версии белка

Коллаген — главный структурный белок кожи, костей и сухожилий — у разных животных имеет разную термостабильность. Раньше уже было известно, что она зависит от количества гидрофобных аминокислот, но этого было недостаточно для объяснения, почему коллаген рыб менее устойчив к нагреву, чем у теплокровных млекопитающих, даже при схожей гидрофобности.

Ученые из Центра медико-биологических исследований КарНЦ РАН (Петрозаводск), ИТМО (Петербург) и Института белка РАН (Пущино) сравнили тысячи последовательностей и выявили ключевые аминокислотные «маркеры», которые программируют устойчивость коллагена к температуре. Анализировали и последовательности всех трёх цепей (α1, α2, α3) коллагена I типа у теплокровных и холоднокровных животных, включая редкую α3-цепь, которая встречается только у рыб (для неё были доступны последовательности лишь 6 видов).

«Слабое звено» — пары Gly-Gly: обнаружена чёткая отрицательная корреляция между количеством пар Gly-Gly в определённых позициях (GGX и GGY) и термостабильностью коллагена. Чем их больше, тем ниже температура денатурации. Аналогичную отрицательную связь с устойчивостью к нагреву показала аминокислота серин (Ser). «Стабилизаторами» же оказались фрагменты пролина. Его количество пролина в строго определённых позициях (X и Y) в цепях положительно коррелирует с температурой денатурации. Причём в α1 и α2 цепях пролин в Y-позиции вносит больший вклад в стабильность, чем в X-позиции. Кроме того, оказалось, что редкая «рыбья» α3-цепь по соотношению пролинов похожа на α1-цепь и отличается от α2-цепи, что может указывать на её особую структурную роль.

Результаты опубликованы в Journal of Structural Biology .

Источник: Пресс -служба ИТМО