Японские ученые получили почти атомное изображение фермента, участвующего в создании основы трабектедина

Исследователи из Токийского и Тохокуского университетов впервые получили детальную трехмерную структуру фермента SacC. Он формирует сложную пятициклическую основу сафрацина B — бактериального соединения, с которого начинается производство трабектедина, применяемого для лечения сарком мягких тканей. Результаты опубликованы в Journal of the American Chemical Society.

SacC проводит семиступенчатую реакцию: за один цикл фермент создает две новые связи между атомами углерода и собирает пятициклический каркас молекулы. В лаборатории получение такой структуры требует множества отдельных этапов, тогда как фермент выполняет эту работу в воде при комнатной температуре.

«Было бы большим шагом вперед, если бы мы смогли перенять некоторые из этих приемов», — сказал руководитель исследования Рё Танифудзи из Токийского университета.

Изучить SacC было непросто: его части заметно меняют положение во время реакции, а молекулы фермента в растворе склонны слипаться. Из-за этого получаемые изображения могли терять четкость. Химики создали небольшие молекулы, имитирующие промежуточные продукты реакции, а специалисты по структурной биологии искали способ стабилизировать фермент.

Решением оказался белок-партнер SacE, который кодируется в том же участке бактериального генома и улучшает поведение SacC в растворе. Подготовленные образцы быстро заморозили в тонком слое льда и исследовали с помощью криоэлектронного микроскопа в Тохокуcком университете. Трехмерную модель построили по тысячам изображений; ее разрешение позволило увидеть детали почти на атомном уровне.

Полученная структура показывает ранний этап работы фермента — момент, когда к нему присоединен исходный строительный блок. Последующие стадии, включая замыкание колец и высвобождение готового продукта, пока не удалось рассмотреть. По словам Танифудзи, для этого ученым понадобятся более совершенные молекулярные зонды и новые методы сортировки изображений.