Коллаген оказался сложнее, чем считалось: новое открытие меняет взгляд на биомедицину
Коллаген, основной белок соединительных тканей, долгое время воспринимался как предсказуемый структурный элемент. Однако недавнее исследование, проведенное учеными из Университета Райса и Университета Вирджинии, поставило под сомнение это представление, обнаружив неожиданную вариативность его структуры.
Используя передовую криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ), исследователи детально изучили упаковку коллагеновых сборок и выявили отклонение от традиционной модели правосторонней суперспирали. Статья, опубликованная 3 февраля в ACS Central Science, указывает на то, что структурное разнообразие коллагена может быть намного шире, чем считалось ранее.
«На протяжении десятилетий мы полагали, что коллагеновые тройные спирали всегда следуют строгой структурной парадигме. Наши результаты доказывают, что коллаген может принимать более широкий спектр конформаций», — отметил Джеффри Хартгеринк, профессор химии и биоинженерии Университета Райса.
В ходе эксперимента ученые разработали систему самоорганизующихся пептидов, основанную на коллагеноподобной области ключевого иммунного белка C1q. Применение крио-ЭМ позволило визуализировать эти структуры с беспрецедентной детализацией. В результате было зафиксировано отсутствие привычного закручивания, что открыло новые молекулярные взаимодействия:
- Гидроксипролин между соседними спиралями.
- Гидрофобная полость с симметричной структурой.
Эти особенности позволяют предположить, что коллаген не только выполняет механическую функцию, но и может оказывать влияние на межклеточные процессы.
«Мы видим, что отсутствие суперспирального закручивания позволяет молекулам взаимодействовать так, как это ранее не наблюдалось», — отметил Трейси Ю, один из авторов исследования.
По словам Марка Кройцбергера, первого автора статьи, эти данные заставляют пересмотреть фундаментальные представления о роли коллагена в организме:
«Наше открытие ставит под сомнение прежние убеждения и открывает новую главу в изучении биологических функций коллагена».
Перспективы: от диагностики до регенеративной медицины
Открытие структурной изменчивости коллагена может повлиять на исследования генетических заболеваний (например, синдрома Элерса-Данлоса), патологий соединительной ткани и даже онкологических процессов.
Кроме того, ученые видят в этом открытии потенциал для создания новых биоматериалов, которые могут использоваться в регенеративной медицине, заживлении ран и разработке новых методов доставки лекарств.
«Наши результаты подчеркивают важность повторного изучения биологических структур, которые ранее считались полностью изученными», — резюмировал Эдвард Эгельман, соавтор исследования.
Таким образом, коллаген, ранее считавшийся предсказуемым белком, оказался гораздо более сложным, чем предполагалось, а его новые структурные свойства могут открыть путь к революционным медицинским разработкам.
