Учёные пролили новый свет на «включение/выключение» создания белков

Большинство биологических процессов зависит от белков, выполняющих различные функции во всех живых клетках, включая нейроны, передающие информацию по нервной системе.

Доктор Закари Кэмпбелл и его команда из Техасского университета в Далласе исследуют, как белки производятся в нейронах. Их исследование, опубликованное 23 ноября в Nature Communications, сделало значительный шаг в понимании того, что контролирует активацию и деактивацию рибосом — микроскопических «фабрик» внутри клеток, создающих белки.

Процесс начинается, когда ферменты копируют инструкции из ДНК в ядре клетки в матричную РНК (mRNA). Нити mRNA поступают к рибосомам, где их инструкции считываются и переводятся в белки. Однако во многих типах клеток, включая сенсорные нейроны, некоторые рибосомы неактивны. Как клетка переключает этот «выключатель» создания белков, было плохо понятно.

Ключевое открытие: роль киназы eEF2K

• Исследователи обнаружили, что рибосомы переключаются между активным и неактивным состояниями из-за молекулы-киназы под названием eEF2K (эукариотическая киназа фактора элонгации-2).
• Эта киназа способствует сохранению неактивных рибосом и серьёзно препятствует циклу трансляции (синтеза белка).
• eEF2K модифицирует специфическую мишень — фактор элонгации eEF2. Вместе с белком-партнёром SERBP1 эта пара блокирует доступ mRNA к рибосоме, фактически «затыкая пробкой» канал для считывания инструкций.

Связь с p-тельцами и значение для нейронов

• В клетке также существуют p-тела (processing bodies) — гранулы, обогащённые machinery для деградации РНК и плохо транслируемой mRNA. Их можно назвать «чистилищем для mRNA».
• eEF2K контролирует как рибосомы, так и p-тела. Это согласованное управление, по-видимому, специфично для нейронов, что указывает на новый способ регуляции синтеза белка в нервной системе.
• Этот механизм фундаментален для сенситизации (повышения чувствительности) сенсорных нейронов, что лежит в основе поведения, способствующего избеганию травм и заживлению.

Метод и перспективы

Открытие стало возможным благодаря методу крио-электронной микроскопии (cryo-EM), который позволяет получать атомарные изображения молекул, таких как рибосомы в различных состояниях.

Понимание этого механизма может привести к созданию лекарств, манипулирующих активностью рибосом для терапевтических целей. Например, для нейронов, передающих болевые сигналы, вмешательство в их способность производить нужные белки в нужное время может помочь в лечении болезненных состояний.