Учёные раскрыли механизм регенерации белковых фабрик на эндоплазматическом ретикулуме

Синтез белков в клетке — ключевой процесс жизни. В ходе него генетический код генома переводится в аминокислотную последовательность белков. Этот сложный процесс изучается десятилетиями.

Биосинтез белков выполняют специальные молекулярные машины — рибосомы, состоящие из большой и малой субъединиц. По завершении синтеза эти белковые фабрики должны быть разобраны на отдельные части (утилизированы), чтобы быть готовыми к новому циклу трансляции.

Команда под руководством профессора Роланда Бекмана, доктора Томаса Беккера и Ивана Пенчева из Мюнхенского центра генов LMU в сотрудничестве с исследователями Стэнфордского университета под руководством профессора Рона Копито показала, как работает утилизация рибосом на эндоплазматическом ретикулуме (ЭР).

В процессе они обнаружили ключевую роль фермента — особой E3 лигазы, которая присоединяет небольшую белковую модификацию UFM1 к большой субъединице рибосомы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Детальное понимание утилизации рибосом

Рибосомы обычно находятся в цитоплазме. «Здесь мы точно знаем, как работает утилизация», — говорит Беккер. Однако иногда они располагаются на ЭР — непрерывной мембранной сети, пронизывающей клетку.

Хотя многие белки синтезируются в цитозоле, впоследствии они должны быть доставлены к другим органеллам, таким как митохондрии, хлоропласты и др. Если белок синтезируется на мембране ЭР, весь трансляционный аппарат стыкуется с ней. Это происходит с помощью белок-проводящего канала (SEC61), который способен транспортировать белки через мембрану или встраивать их в неё во время синтеза.

После завершения трансляции происходит дополнительный этап утилизации, специфичный для мембраны ЭР. А именно, большая субъединица рибосомы должна быть снова отсоединена от белок-проводящего канала.

Команда Бекмана продемонстрировала, как работает этот подэтап: когда трансляция завершена, E3 лигаза распознаёт большую субъединицу рибосом. «Она помещает — образно говоря — небольшой клин, белок UFM1, на большую субъединицу», — объясняет Беккер.

«Это создаёт стабильный комплекс из модифицированной 60S субъединицы и E3 лигазы. Одновременно это приводит к отсоединению большой субъединицы от SEC61. Это очень важный шаг для обеспечения возврата большой субъединицы в цитозоль и её доступности для следующего цикла».