РНК, или рибонуклеиновая кислота, присутствует в клетках всех живых существ и необходима для синтеза белков. Группа исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружила структуру нового фермента, модифицирующего РНК, ZCCHC4, и идентифицировала механизм, контролирующий то, как этот фермент распознает свой субстрат.
ZCCHC4 влияет на пролиферацию клеток и был связан с раком. Он уникальным образом вводит один вид модификации РНК, N6-метиладенозин (m6A), в рибосомы, представляющие собой клеточные органеллы, состоящие из молекул РНК и белка.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, объясняет, как белковые механизмы в клетках регулируются для нацеливания молекул РНК на модификацию m6A.
Jikui Song, адъюнкт-профессор биохимии Калифорнийского университета в Риверсайде, который руководил исследованием, объяснил, что ZCCHC4 контролирует синтез белка и пролиферацию клеток, вводя модификацию m6A в рибосомы. Он добавил, что ZCCHC4 сверхэкспрессируется в опухолях, связанных с гепатоцеллюлярной карциномой - наиболее распространенным типом первичного рака печени.
«Это первый раз, когда кто-либо определил кристаллическую структуру ZCCHC4», - сказал Сонг. «Наше открытие может быть использовано для разработки лекарств против рака на основе структуры и поможет лучше понять, как m6A, модификация, связанная с многочисленными биологическими процессами, внедряется в рибосомную РНК».
Модификация m6A привлекла огромное внимание в последние годы из-за важной роли, которую она играет в метаболизме РНК и биологии. Однако то, как эта модификация динамически программируется и распределяется в клетках, остается малоизученным.
«Структура ZCCHC4 дает представление о том, как этот фермент устроен для специфического действия на 28S рибосомную РНК», - сказал Сонг, отметив, что рибосома состоит из субъединиц разного размера. 28S рибосомальная РНК относится к компоненту РНК в 28S рибосомной субъединице. «Теперь мы понимаем, что этот фермент контролируется «самоингибиторным» механизмом, который наблюдается во многих других клеточных процессах».
Чтобы взломать структуру ZCCHC4, команда Сонга сначала создала ферментативно активный и структурно жесткий фрагмент ZCCHC4. Затем исследователи заставили этот белок кристаллизоваться. Наконец, они дифрагировали кристаллы с помощью рентгеновских лучей и проанализировали данные, что в конечном итоге привело к открытию структуры ZCCHC4.
В прошлом году лаборатория Сонга раскрыла кристаллическую структуру фермента, который играет ключевую роль в метилировании ДНК, процессе, посредством которого метильные группы добавляются к молекуле ДНК.
Далее исследовательская группа продолжит изучение того, как создаются различные модификации ДНК и РНК в клетках, что имеет серьезные последствия для здоровья и болезней.