Структура эукариотической рибосомы раскрыта
Через год после присуждения Нобелевской премии по химии за открытие атомной структуры бактериальной рибосомы французские исследователи из Института генетики и молекулярной и клеточной биологии определили первую структуру эукариотической рибосомы — рибосомы дрожжей. Эта работа, опубликованная 26 ноября 2010 года в журнале Science, положила конец ожесточенной международной гонке по открытию структуры этой внушительной клеточной машинерии.
Эукариотическая рибосома на данный момент является самой крупной биологической асимметричной молекулой, чья структура была расшифрована методом кристаллографии. Эти результаты открывают новые направления исследований для углубления понимания динамики синтеза белка с целью разработки новых терапевтических соединений.
Рибосома — сложная «наномашина»
Рибосома — жизненно важная машинерия клетки, обеспечивающая синтез белка на основе генетической информации. Она взаимодействует с многочисленными белками и играет ключевую роль в различных клеточных процессах. Исследователи на протяжении многих лет пытались определить её атомную структуру — значительную задачу, учитывая её размер и сложность. Бактериальная рибосома имеет сходную, но не идентичную структуру с эукариотической рибосомой (небактериальной). Она меньше — всего 2.3 MDa против 3.3 MDa у эукариотической рибосомы — но имеет ту же общую организацию на две субъединицы. В 2009 году Нобелевская премия по химии была присуждена исследователям, первым определившим структуру бактериальной рибосомы. С тех пор шла ожесточенная гонка по расшифровке структуры её эукариотического аналога.
Определение структуры эукариотической рибосомы: сложная задача
Для определения структуры эукариотической рибосомы исследователи сосредоточились на рибосоме дрожжей — идеальном модельном организме, уже хорошо известном и широко используемом в биологии. С массой около 3.3 MDa эукариотическая рибосома на 40% крупнее своего бактериального аналога. После длительного процесса молекулярной очистки и стабилизации исследователям из Страсбурга наконец удалось получить её атомную структуру с очень хорошим разрешением в 0.415 нанометров, то есть разрешением на молекулярном масштабе. Команда из Института генетики и молекулярной и клеточной биологии подтвердила существование движений не только внутри рибосомных субъединиц, но и между ними, что подчеркивает осцилляторную динамику, лежащую в основе механизма синтеза белка.
Многообещающие результаты
Следующая цель команды — определить структуру рибосом других эукариот и ещё больше улучшить разрешение результатов, чтобы получить описание рибосомы и происходящих в ней механизмов в атомном масштабе. Расшифровка этой структуры облегчит понимание отношений структура/функция на атомном уровне и предоставит молекулярные основы для изучения уникальных характеристик эукариотической трансляционной машинерии. Такое описание также даст ценную информацию для разработки новых терапевтических соединений, нацеленных на вирусы, простейших (малярия, сонная болезнь, токсоплазмоз и др.), грибы и бактерии. Фактически, блокировка рибосомы этих организмов заблокирует их активность в целом.