Белковый комплекс NAC замедляет ранний синтез для оптимизации клеточного производства белков

Белки — одни из важнейших молекулярных строительных блоков жизни. Они синтезируются рибосомами, молекулярными «белковыми фабриками» клеток, по генетическому коду генома.

Для выполнения функций белки должны модифицироваться, свернуться в трёхмерную структуру и достичь нужного места в клетке. Комплекс NAC (nascent polypeptide-associated complex) играет ключевую роль в контроле и регуляции этих процессов.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, учёные раскрыли ранее неизвестный режим взаимодействия NAC. Они показали, что NAC замедляет самые ранние стадии формирования белка, чтобы обеспечить плавный и упорядоченный производственный процесс.

Раннее взаимодействие

NAC связывается с рибосомой около туннеля — места выхода новосинтезированного белка. Там он направляет растущие цепи к компонентам клеточного «инструментария» для модификаций или транспорта.

Исследователи изучили, с какими белками и когда взаимодействует NAC. Оказалось, что комплекс взаимодействует с тысячами белков, предназначенных для разных мест в клетке. Были выявлены три фазы взаимодействия:

• Очень ранняя фаза: длина цепи менее 30 аминокислот.
• Средняя фаза: длина цепи около 50–60 аминокислот.
• Поздняя фаза: длина цепи более 80 аминокислот.

«Раннее взаимодействие NAC с наси́нтезным белком стало для нас особым сюрпризом. Чтобы взаимодействовать с цепями короче 50 аминокислот, NAC должен проникнуть одним из своих "рук" в рибосомальный туннель. Мы не знали, что такой вариант взаимодействия существует», — объясняет Эльке Дойерлинг.

«Где» определяет «когда»

Исследователи обнаружили корреляцию между назначением белков и временем взаимодействия с NAC. Например, белки, предназначенные для мембранной сети клетки (эндоплазматический ретикулум), взаимодействуют с NAC особенно в ранней и средней фазах. В средней фазе комплекс способствует их целевому транспорту.

Раннее взаимодействие с NAC внутри рибосомального туннеля приводит к замедлению роста наси́нтезных белков.

«Регулируя скорость роста, NAC обеспечивает плавный ход синтеза белка. Он оптимизирует движение рибосом вдоль генетических чертежей, снижает риск столкновений и координирует последующие процессы сворачивания и логистики», — резюмирует Мартин Гамердингер.

Открытие этой дополнительной функции NAC проясняет картину комплекса как многофункционального контрольного и регуляторного центра во время синтеза белка, подтверждая его фундаментальную роль в поддержании правильной работы клеток.