Учёные раскрыли новые детали механизма сортировки белков в клетке
Целенаправленное встраивание белков в мембрану — жизненно важный процесс для поддержания клетки; эти мембранные белки обеспечивают правильное функционирование метаболизма, коммуникацию с окружающей средой и энергоснабжение. Механизмы сортировки белков гарантируют, что мембранные белки будут специфически распознаны среди тысяч других белков и отправлены к мембране, где они необходимы.
Команда под руководством докторанта Кярт Денкс из рабочей группы профессора Ханса-Георга Коха в Институте биохимии и молекулярной биологии Фрайбургского университета подробно описала этот молекулярный механизм в журнале Nature Microbiology на примере кишечной бактерии Escherichia coli. Исследователи показали, что сигнал-распознающая частица (SRP), присутствующая во всех живых организмах, идентифицирует правильные белки уже во время их синтеза.
Как происходит распознавание
- Белки синтезируются на рибосомах, которые высвобождают белки через туннель во внутреннюю часть клетки.
- Белки для транспорта содержат аминокислотную последовательность — сигнал распознавания для клеточных сортирующих комплексов. SRP — один из таких комплексов.
- Ранее было известно, что SRP распознаёт мембранные белки ещё до их полного синтеза, но оставался вопрос — когда именно.
Новое исследование подтвердило гипотезу о том, что идентификация происходит задолго до того, как сигнальная последовательность покидает рибосомный туннель.
Детали механизма
Используя технику, позволяющую исследовать контакты между рибосомой и SRP на уровне отдельных аминокислот, учёные выяснили:
- SRP сканирует рибосомный белковый туннель в поисках потенциальных белков-субстратов.
- При распознавании правильного белка SRP оттягивается к концу туннеля и позиционирует свою связывающую "карман", чтобы сформировать стабильный комплекс с мембранным белком.
- После этого SRP начинает процесс перемещения синтезирующей рибосомы к цели на мембране, где она связывается с белковыми транспортными каналами для встраивания белка в мембрану.
Последствия сбоя
Если раннее распознавание нарушается (например, при генетической модификации точек контакта между SRP и рибосомным туннелем), мембранные белки накапливаются, так как не могут быть правильно позиционированы в мембране. Это приводит к дефектам клеточного деления.
Значение открытия
Исследование раскрывает новую сложность во взаимодействии рибосом и белковых сортирующих комплексов: рибосомный туннель, долгое время считавшийся пассивной трубкой, играет ключевую роль в координации процессов, начинающихся уже во время синтеза белков.