Обнаружен клеточный механизм регуляции синтеза белка в условиях стресса

Гены должны экспрессироваться в строго определённых количествах и в нужный момент для поддержания сложного баланса клеточной активности. Матричная РНК (mRNA) передаёт генетическую информацию от ДНК к рибосомам, где происходит синтез белков путём соединения аминокислот. Эти аминокислоты доставляются фрагментами транспортной РНК (tRNA), которые декодируют информацию, содержащуюся в кодонах mRNA (группа из трёх оснований, кодирующая каждую аминокислоту), чтобы правильно соединить их и синтезировать каждый белок.

Исследование описывает механизм, используемый клетками для оптимизации производства белков в стрессовых ситуациях путём изменения количества tRNA. Работа, проведённая на дрожжах Saccharomyces cerevisae, показывает, что mRNA, кодирующие белки, необходимые в условиях стресса, предпочитают другой набор кодонов. Это коррелирует с изменениями в относительном количестве различных tRNA.

Эти наблюдения позволяют предположить, что клетка способна регулировать количество различных tRNA и корректировать уровень экспрессии белков, адаптируясь к новым условиям. Таким образом, изменение количества различных tRNA является независимым механизмом регуляции, позволяющим избирательно модифицировать скорость трансляции и, следовательно, может увеличивать или уменьшать относительное количество белков, необходимых в различных стрессовых условиях.

Эти наблюдения имеют важные последствия. С одной стороны, механизм регуляции важен, поскольку изменение количества tRNA может вызывать различные клеточные дисфункции. Например, дерегуляция уровней tRNA может спровоцировать аномальное протекание клеточного цикла, приводя к пролиферативным заболеваниям, таким как рак. Действительно, другие исследования уже наблюдали, что сверхэкспрессия транспортной РНК iMet и фактора транскрипции Brf1 комплекса РНК-полимеразы III вызывает образование опухолей in vivo. С другой стороны, tRNA также связана с апоптозом — запрограммированной клеточной смертью, которая останавливает пролиферацию опухолей. Было показано, что tRNA может связываться с цитохромным комплексом и предотвращать активацию каспаз — протеазных ферментов, играющих ключевую роль в запрограммированной гибели клеток. Следовательно, уровни tRNA в клетке также могут играть важную роль в способности клеток реагировать на апоптотические стимулы, связанные с пролиферацией опухолей.