Начинающие полипептиды стабилизируют рибосомы для непрерывной трансляции

Белки — ключевые регуляторы клеточной структуры и функции. Их синтез (трансляция) — сложный процесс, осуществляемый рибосомами. Учёные из Токийского технологического института раскрыли новую роль зарождающихся полипептидных цепей в стабилизации рибосом во время трансляции. Они предполагают, что более длинные пептидные последовательности, проходящие через туннель выхода рибосомы, и объёмистые аминокислотные остатки у входа в туннель помогают стабилизировать рибосому, соединяя её субъединицы и обеспечивая непрерывность синтеза.

Однако определённые внутренние последовательности в полипептиде могут вызывать преждевременное прекращение трансляции. У новорождённых полипептидов такая прерывающая последовательность, богатая отрицательно заряженными аминокислотными остатками, известна как "внутренняя дестабилизация рибосомы" (IRD). Как клетки избегают такого прерывания?

Исследователи под руководством профессора Хидэки Тагути ответили на этот вопрос. Они начали с анализа протеома модельной бактериальной системы Escherichia coli и идентифицировали IRD-последовательности в различных белках. Конструируя последовательности разной длины перед IRD-мотивами, они показали, что пептидные последовательности, проходящие через рибосомальный туннель, могут противодействовать дестабилизации IRD зависимым от длины, но независимым от последовательности образом. Более длинные последовательности были связаны с лучшей эффективностью подавления IRD.

Далее учёные исследовали, как свойства аминокислотных остатков в зарождающемся полипептиде влияют на IRD. Используя различные аминокислотные замены перед IRD-последовательностью, они обнаружили, что остатки с более объёмистыми боковыми цепями предотвращали IRD эффективнее, чем мелкие. Кроме того, они наблюдали смещение в последовательностях аминокислот по всему протеому: гены, кодирующие белки, были обогащены объёмистыми аминокислотными остатками в N-концевых областях, которые транслируются первыми.

Исследователи предполагают, что эти объёмистые остатки занимают вход в туннель выхода рибосомы, тем самым стабилизируя трансляционный аппарат, соединяя малую и большую рибосомальные субъединицы. Блокирование специфических белков в туннеле выхода рибосомы приводило к увеличению IRD, что указывает на вклад взаимодействий между зарождающимся пептидом и рибосомальными белками в непрерывность трансляции.

Эти данные указывают на внутренний регуляторный механизм, при котором зарождающийся пептид в сотрудничестве с рибосомальным туннелем помогает поддерживать стабильность рибосомы и непрерывность элонгации трансляции.