Учёные выявили критический «контроль качества» роста клеток

Учёные из Института Скриппса во Флориде определили серию сложных биохимических этапов, ведущих к успешному производству белков — основных рабочих единиц любой клетки.

Исследование, опубликованное 6 июля 2012 года в журнале Cell, проливает свет на сборку рибосомы — большой и сложной машины по производству белков внутри всех живых клеток. Рибосомы являются мишенью многих коммерчески используемых антибиотиков, а их сборка и функция важны для роста клеток. Существуют чёткие связи между дефектами в сборке рибосом и раком, что делает этот путь потенциальной новой мишенью для противораковых препаратов.

«Для важных клеточных машин, таких как рибосомы, логично, что существует процесс, гарантирующий их правильную работу», — сказала Катрин Карбштайн, ведущий автор исследования. — «Мы показали, что такая функция контроля качества существует для рибосомных субъединиц, которые используют систему для пробного запуска, но не производят белок. Если субъединицы не проходят проверку, существуют механизмы для их утилизации».

Конвейер производства белка

В процессе, называемом «трансляцией», рибосома расшифровывает информацию, переносимую матричной РНК (mRNA), чтобы произвести белок — цепь аминокислот.

Для производства зрелых, функционирующих рибосомных РНК (rRNA) сначала создаются предшественники rRNA, которые затем превращаются в зрелые. В человеческих клетках это происходит в два этапа: первый — в ядрышке, а окончательный — в цитоплазме, где происходит трансляция белка.

В цитоплазме эти незрелые рибосомные субъединицы сталкиваются с большим количеством зрелых субъединиц, mRNA, а также множеством факторов сборки и трансляции, которые помогают завершить процесс.

Пробный запуск

Работа факторов сборки объясняет, как блокируется преждевременная трансляция. Однако их присутствие поднимает другой важный вопрос: требует ли превращение неактивных промежуточных продуктов сборки в зрелые рибосомы контрольных точек для проверки функциональности субъединиц?

В исследовании учёные показали, что во время этого трансляционно-подобного цикла вновь созданная рибосомная субъединица сначала соединяется с другой, уже существующей субъединицей, образуя более крупный комплекс под влиянием одного фактора трансляции.

Этот большой рибосомный комплекс не содержит матричной РНК (она заблокирована факторами сборки) и, следовательно, не производит белок. Как только основные функции меньшей рибосомной субъединицы проверены и одобрены, другой фактор трансляции расщепляет комплекс, и начинается настоящее производство белка.

«Важно то, что тестовый цикл задействует те же факторы трансляции, что и нормальная трансляция», — отметила Карбштайн. — «Это самый элегантный и эффективный способ производства идеальных рибосом».

Большинство факторов сборки, участвующих в этом тестовом цикле, консервативны у организмов от одноклеточных до человека, что указывает на общность этого эволюционного механизма.