В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Ми-Нган Ф. Яп, доктор философии, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии в Университете Сент-Луиса, рибосома переходит из неактивной формы в активную, и как этот «тревожный звонок» является ключом к ее выживанию.
Рибосомы, которые часто называют белковой фабрикой клетки, транслируют информационную РНК и связывают аминокислоты вместе, образуя новые белки. Рибосомы катализируют белки, необходимые для жизни.
У бактерий рибосомы могут принимать неактивную форму, называемую спящей рибосомой 100S. Поскольку на синтез белка приходится более половины энергетических затрат клетки, неактивная форма рибосомы помогает бактериям выживать в стрессовых условиях. Во время ограниченного доступа к питательным веществам, стресса от антибиотиков, колонизации хозяина, адаптации к темноте и образования биопленки бактерии стремятся экономить энергию, закрывая фабрику по производству белка.
Ученые заметили, что гибернирующая форма рибосомы не является постоянным состоянием и что при благоприятных условиях она может «проснуться» и вернуться в свою активную форму, называемую 70S, и начать инициировать новые циклы синтез белка.
«Форма 100S не сохраняется навсегда», - сказал Яп. «Однако до сих пор диссоциация 100S рибосомы была полным черным ящиком. Мы не знали, как рибосомы переходят из одной формы в другую».
Yap искал белковый фактор, который заставил форму 100S вернуться к промежуточным формам 30S и 50S, а затем к активной форме 70S. Изучая Staphylococcus aureus, широко известный как стафилококк, Яп обнаружил, что фермент гидролазы GTP, называемый HflX, является тревожным сигналом, который реактивирует рибосомы.
«HflX - это один из способов разрушить структуру рибосомы 100S, чтобы она могла вернуться к активной форме 70S», - сказал Яп.
HflX GTPases - это семейство ферментов, которые являются эволюционно консервативными белками, то есть они также существуют в растениях, людях и других бактериях. Яп заинтригован этим открытием, потому что, хотя этот белок в клетках человека практически не изучался, он обнаруживается в генетическом секвенировании, сопоставленном с раковыми больными и людьми с неврологическими симптомами, включая синдромы, подобные тиковым расстройствам. Ученые пока не знают, что означает эта связь.
Благодаря новому пятилетнему гранту в размере 1,59 миллиона долларов от Национального института здоровья, Yap продолжит изучать эти и другие вопросы, связанные с ролью рибосом в гибернации в выживании клеток.