Создана 3D-модель рибосомы и визуализирован процесс её сборки

Рибосомы — это сложные клеточные машины, производящие белки. Исследователи приблизились к пониманию того, как работает рибосома.

«Поразительно, что мы можем визуализировать атомные детали рибосомы. Ведь они крошечные — около 20–30 нанометров», — говорит доцент Ева Куммер из Центра исследования белков Novo Nordisk Foundation, руководившая новым исследованием, опубликованным в Nature Communications.

Рибосома состоит из рибосомальной РНК и рибосомальных белков. Она действует как фабрика, строящая белки по инструкциям, закодированным в генах. Рибосомы находятся в цитозоле клетки, в органеллах (например, митохондриях) или в протоплазме бактерий.

С помощью электронной микроскопии Куммер и её коллеги смогли создать 3D-модель части человеческой клетки — рибосомы диаметром не более 30 нанометров. В частности, они получили «снимки» того, как собирается рибосома.

«Важно понимать, как рибосома строится и работает, потому что это единственная клеточная частица, производящая белки у человека и всех других живых организмов. А без белков жизнь перестала бы существовать», — отмечает Куммер.

Сворачивание, сборка и перемещение на нужное место

Прежде чем рибосомы начнут производить белки, они должны быть собраны из более чем 80 различных компонентов.

Исследователи получили 3D-модели трёх разных стадий сборки рибосомы. «Это сложная частица со множеством разных частей — белков и РНК-компонентов, — которые должны быть свернуты, собраны и перемещены в нужное место. Это происходит не сразу. Сборка рибосомы — постепенный процесс, включающий несколько стадий», — объясняет Куммер.

Из трёх стадий наиболее интересна модель, описывающая самую раннюю точку сборки, поскольку её раньше никто не мог описать.

«На этой стадии мы видим, например, что специфический белок GTPBP10 активно взаимодействует с РНК-компонентом, образующим длинную спираль. У основания этой спирали находится каталитический центр рибосомы, где и производятся белки. Вот почему так важно, чтобы спираль была правильно свернута и размещена», — говорит Куммер. GTPBP10 захватывает спираль и устанавливает её в правильное положение для синтеза белка.

Это лишь одна из многих стадий сборки, которую осветило новое исследование. Полученные знания могут проложить путь к лучшему пониманию различных заболеваний.

«Ошибки в сборке рибосомы сильно снижают способность наших клеток производить белки, в том числе те, что преобразуют энергию из пищи в «энергетические монеты» для всех клеточных процессов. Если митохондриальная рибосома не работает, тело не может производить достаточно энергии, что ведёт к нейродегенеративным расстройствам и заболеваниям сердца. При старении производство этих «энергетических монет» также становится менее эффективным», — заключает Куммер. «Первый шаг — понять, как всё работает. Только тогда можно пытаться это изменить».