Учёный обнаружил переключатель, контролирующий производство белка

Учёный из кампуса Флориды Научно-исследовательского института Скриппса обнаружил молекулярный переключатель, контролирующий синтез рибосом. Рибосомы — это крупные молекулярные машины внутри всех живых клеток, производящие белки. Новые данные предлагают новую мишень для потенциальных методов лечения ряда заболеваний, включая рак.

Исследование опубликовано 24 декабря 2010 года в Journal of Molecular Biology.

Исследование идентифицировало молекулярный переключатель, по сути образованный небольшой последовательностью РНК, который контролирует критическую часть синтеза рибосом, позволяя осуществлять строгое, хотя и временное, регулирование процесса.

«Такие переключатели в РНК считаются медленно действующими», — сказала Катрин Карбштайн, доцент кафедры биологии рака в Scripps Florida, помогавшая руководить исследованием. «Это указывает на точку, где мы могли бы вмешаться, чтобы изменить процесс — тогда можно было бы потенциально отключить путь, потому что если вы не производите рибосомы, вы не можете производить белки. Следовательно, клетки не могут расти. Это было бы желательным исходом, например, при раке».

Эта медлительность может существовать именно для того, чтобы можно было вводить такие регуляторные точки для снижения роста клеток при нехватке питания.

«Возможно, природа нашла способ использовать ахиллесову пяту РНК — её склонность к формированию альтернативных структур, которые могут привести к неправильному сворачиванию белка, что, в свою очередь, может вызывать болезни от Альцгеймера до диабета», — сказала Карбштайн. «Природа может использовать это для приостановки важных биологических процессов и обеспечения контроля качества и регуляции».

Вырезание лишнего материала

Транскрибированная рибосомная РНК (рРНК) содержит лишний материал, поэтому необходимо его вырезать — вот почему эти разрезы (или расщепления) так важны для процесса получения конечного продукта — зрелой рРНК.

Исследование также предполагает, что сама РНК использует свою естественную способность формировать такие стабильные структурные переключатели для упорядочивания и регулирования различных РНК-зависимых биологических процессов.

«Интересно, что по мере усложнения организма увеличивается количество необходимых расщеплений. Это может делать процесс более точным, и это может быть эволюционным преимуществом», — отметила Карбштайн.

Возможно, эти строго упорядоченные этапы расщепления введены для получения исключительно совершенных промежуточных продуктов. Это важно, потому что расщепление — это необратимый энерговыделяющий процесс, способный сместить ландшафт сборки в сторону конечного продукта. Следовательно, этапы расщепления должны тщательно контролироваться и происходить только в случае правильности промежуточного продукта сборки.

«Рибосомы редко совершают ошибки, порядка одной на 10 000 изменений аминокислот», — сказала Карбштайн. «Многое в этой точности зависит от взаимодействий между разными частями рибосом, поэтому если структура РНК неправильна, эти взаимодействия не могут происходить. А это значит больше ошибок, и это плохо, потому что может привести к множеству болезненных состояний».

Сейчас Карбштайн заинтересована в поиске малых молекул, нарушающих работу переключателя, и выяснении, влияет ли это на качество производимых рибосом.

«Некоторые виды антибиотиков работают, заставляя рибосомы совершать больше ошибок — увеличение не огромное, но достаточное, чтобы такие клетки погибали», — сказала она. «Возможно, мы сможем найти молекулы, которые аналогично приводят к производству "худших" рибосом».