Новости химической науки > Новый тип химической связи в организмах животных

Четверть века исследований потребовалась биохимикам из США для того, чтобы найти необычную химическую связь, отвечающую за стабильность димеров коллагена IV (collagen IV).

Ранее в биологических системах никогда не наблюдалась сульфилиминовая связь (N=S), однако, именно она отвечает за прочность коллагеновых сетей во всех животных организмах от морских губок до человека и может быть ключом для лечения такого аутоиммунного заболевания, как синдром Гудпасчера.

Фрагменты димера коллагена IV связаны связью N=S за счет боковых фрагментов метионинового (Met) и гидроксилизинового (Hyl) кислотных остатков. (Рисунок из Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1176811)

Билли Хадсон (Billy Hudson) из Университета Вандербильта (Теннесси) многие годы изучал коллаген IV, основной компонент базальных мембран (basement membranes), являющихся основой для роста ткани. Рентгеноструктурный анализ и масс-спектрометрия позволяли предположить возможную природу связи, образующейся между двумя фрагментами димера, однако до настоящего времени точная природа этой связи так и не была установлена.

Существует более 28 типов коллагена, коллаген IV состоит из двух частей; каждая из которых состоит из трех белковых субъединиц, содержащих трехспиральный коллагеновый «хвост» и «головку» неколлагеновой природы. Два «головных» фрагмента связываются друг с другом за счет связи N=S, а коллагеновые хвосты переплетаются за счет соседних спиралей, образуя структурную основу, с которой может связываться растущая на матрице базальной мембраны ткань.

Связь N=S образуется за счет взаимодействия сульфидной группы метионинового остатка и аминогруппы остатка модифицированного гидроксилизина. Одно из главных свидетельств в пользу образования этой связи было получено с помощью масс-спектрометрии – атомная масса димера ровно на 2 Да меньше, чем суммарная масса образующих этот димер белков; исследователи использовали масс-спектрометрию с разрешением около 0.001 Да [масса самого белка составляет 5000 Да], что исключает статистические ошибки при определении молекулярной массы.

Результаты, полученные с помощью масс-спектрометрии, подтверждаются данными ЯМР, так значение химического сдвига сигнала метильной группы метионина, «подозревающегося» в образовании связи N=S, в спектре ЯМР ¹³C близко значению, характерному для этой группы, содержащейся в составе сульфилиминов, полученных синтетическим путем.

Источник: Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1176811

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #органическая химия, #физическая химия, #химия полимеров