Способность избавляться от белков, которые являются либо аберрантными, либо (в худшем случае) токсичными, имеет фундаментальное значение для выживания клетки. Исследователи из Charité - Universitätsmedizin Berlin смогли продемонстрировать, каким образом два специфических белка распознают дефектные матричные РНК (молекулы, которые несут «инструкции по сборке» для синтеза белка) и запускают их разрушение. Результаты этого исследования были опубликованы в текущем выпуске журнала Nature Communications.
Во время синтеза белка генетическая информация, хранящаяся в ДНК гена, транслируется в белки. Этот процесс происходит внутри настоящих макромолекулярных машин, известных как рибосомы, и начинается с транскрипции генетической информации из клеточной ДНК в транспортабельные единицы, известные как матричные РНК (мРНК). Эти единицы, которые содержат подробные инструкции по синтезу определенных белков, затем считываются и транслируются рибосомами в белки. Дефектные мРНК приведут к аберрантным, потенциально опасным белкам; поэтому необходим эффективный процесс распознавания и утилизации таких мРНК.
В рамках своего исследования исследователи под руководством доктора Тарека Хилала из Института медицинской физики и биофизики Шарите изучили мРНК, в которых отсутствуют «стоп-кодоны» - генетические стоп-сигналы, сигнализирующие об окончании синтеза белка. Попытки декодировать и транслировать такие «непрерывные мРНК» приводят к полной остановке рибосомного механизма, что приводит к эффективному блокированию продолжающегося синтеза белка. Используя криоэлектронную микроскопию для изучения структуры таких комплексов рибосома-мРНК, исследователи смогли показать, каким образом специальные спасательные белки (Dom34 и Hbs1) распознают такие остановившиеся рибосомы, тем самым инициируя расщепление задержанного комплекса и деградацию. дефектной мРНК. Спасательные белки распознают арестованные рибосомы, обнаруживая и связываясь с законсервированными участками, обычно занимаемыми мРНК. Этот подход, основанный на прямой конкуренции, гарантирует, что мишенями будут только рибосомы с аберрантными мРНК.
«Исследования эффектов аберрантных мРНК и последствий неадекватной деградации становятся все более важными», - говорит доктор Хилал. Он добавляет: «Было обнаружено, что аберрантные мРНК особенно распространены у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС). Понимание соответствующих механизмов клеточного контроля на молекулярном уровне может помочь нам разработать новые подходы к лечению»."