Ученые определили структуру человеческого белка, критически важного для "выключения" генов
Ученые из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) описали трехмерную атомную структуру человеческого белка, связанного с молекулой РНК, которая "наводит" его на гены для их подавления. Исследование опубликовано 24 мая в журнале Cell.
Белок Argonaute-2 — ключевой игрок в процессе RNA interference (RNAi), важном для развития организма.
Значение открытия
По словам профессора CSHL и исследователя HHMI Лимора Джошуа-Тора, точная структурная информация о комплексе человеческого Argonaute с РНК-гидом улучшит понимание его биологического механизма. Это может помочь как фундаментальным исследованиям функций генов, так и развитию RNAi в качестве терапевтической стратегии.
Как работает Argonaute-2
Когда ген активируется, его ДНК копируется в матричную РНК (mRNA), которая служит инструкцией для синтеза белка. Argonaute-2, связанный с короткой "наводящей" РНК (short-interfering RNA или microRNA), перехватывает молекулу mRNA. Последовательность нуклеотидов в РНК-гиде совпадает с целевой mRNA, действуя как система наведения.
Ранее Джошуа-Тор и профессор Грегори Хэннон показали, что белки Argonaute, состоящие из доменов, действуют как молекулярные ножницы, разрезая целевые mRNA и предотвращая синтез белков.
Путь к структуре человека
Первая кристаллическая структура была решена для белка Argonaute из архебактерии Pyrococcus furiosus. Однако биологические функции архейных Argonautes неизвестны, поэтому фокус сместился на белки высших организмов, включая млекопитающих.
Последующие работы определили структуры отдельных частей Argonautes высших организмов, показав, например, взаимодействие доменов PAZ и Mid с концами РНК-гидов. Однако целью было решить структуру полного человеческого белка в комплексе с одной человеческой РНК-гидом.
Ключевой результат
Команда преодолела технические сложности и проанализировала структуру полноразмерного человеческого белка Argonaute-2, связанного с малой РНК miR-20a, которая играет роль в развитии рака.
Несмотря на эволюционное расхождение более 3 миллиардов лет, структура показала значительное сходство с архейным аналогом, особенно в областях, важных для распознавания мишени и активности "разрезания".
Роль РНК-гида
Структура показывает, что РНК-гид, закрепленный концами в доменах PAZ и Mid, изгибается и проходит через всю структуру белка, создавая множество точек контакта с каждым доменом и соединительными петлями.
"РНК-гид действует как каркас, который жестко фиксирует в остальном гибкий белок Argonaute и придает ему стабильность", — объясняет Джошуа-Тор.
Исследователи предполагают, что такой путь РНК через белок мог эволюционировать для максимизации взаимной стабильности, делая белково-РНКовые комплексы долгоживущими. Это критически важно для многих биологических процессов, опосредованных Argonautes.
Эта информация может помочь в дизайне лучших синтетических РНК-гидов для терапии, а также в поиске более точных способов блокировки активности Argonaute.