Учёные показали, как белковосинтезирующий аппарат меняет функцию при небольшом структурном изменении
Ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы (tRNA synthetases) — древние каталитические ферменты, играющие ключевую роль в трансляции (процессе синтеза белка). Они присутствуют в каждой клетке, выбирают правильную аминокислоту и присоединяют её к транспортной РНК (тРНК) для сборки белка в рибосоме.
Новое исследование, опубликованное 15 ноября 2012 года в журнале Molecular Cell, показывает, что один из этих ферментов — лизил-тРНК-синтетаза — может выполнять и другую фундаментальную функцию у человека. Он участвует в активации транскрипции — процессе создания копии РНК с ДНК, который является первым шагом к экспрессии генов.
Для этого переключения с трансляции на регуляцию транскрипции достаточно одной химической модификации — фосфорилирования в определённом сайте фермента. Это запускает каскад структурных изменений, освобождая фермент от его основной роли.
«Это машина, которая меняет структуру и превращается в другую машину, способную выполнить совершенно другую задачу — как автомобиль в гигантского робота. Это первый раз, когда кому-либо удалось показать с механистической точки зрения, как можно изменить функцию этого фермента», — пояснил руководитель исследования Мин Го.
Значение открытия:
- Иммунный ответ и аллергии: Необычное превращение tRNA synthetases было впервые обнаружено в тучных клетках (мастоцитах) — первых защитниках организма от патогенов. Активация тучных клеток — ключевой шаг в запуске аллергических реакций. Оказалось, что тучные клетки мобилизуют tRNA synthetases для участия в регуляции транскрипции и проведения всего сигнального каскада в течение минут.
- Рак: Исследования также показали, что трансформированная синтетаза из этого исследования увеличивает метастазирование в клетках рака молочной железы. Понимание механизма этого переключения открывает потенциальную возможность для разработки терапии, предотвращающей метастазирование.
Исследование «Structural Switch of Lysyl-tRNA Synthetase between Translation and Transcription» является результатом международного сотрудничества учёных из The Scripps Research Institute (TSRI), The Institute for Medical Research Israel-Canada, Университета штата Флорида, Сеульского национального университета и других центров.