Азбука рециркуляции рибосом

Рибосомы, важнейший механизм синтеза белка, рециркулируют после каждого раунда трансляции. За этот процесс отвечает фермент ABCE1, который, как выяснили биофизики из LMU, обладает удивительной пластичностью.

Рибосомы переводят генетическую информацию, сначала транскрибированную в матричные РНК (mRNA), в соответствующие последовательности аминокислот, определяющие структуру и функцию конкретных клеточных белков. Когда рибосома достигает конца mRNA или по какой-либо причине останавливается на пути, её необходимо активно высвободить, то есть рециркулировать, чтобы она могла связаться с другой mRNA для нового раунда синтеза. У всех организмов (кроме бактерий) эти важнейшие процессы рециркуляции, включающие диссоциацию двух рибосомных субъединиц, осуществляет высококонсервативный белковый фермент ABCE1.

Используя биофизический метод, основанный на флуоресцентном резонансном переносе энергии (FRET), который позволяет измерять расстояния между определёнными аминокислотами в белке даже в динамике, биофизик Торбен Кордес из LMU вместе с Робертом Темпе (Университет Франкфурта) и исследователями из Университета Гронингена (Нидерланды) показал, что ABCE1 принимает удивительно широкий спектр структурных конформаций в ходе рециркуляции рибосом. Новые результаты опубликованы в журнале Cell Reports.

ABCE1 является АТФазой, то есть ферментом, катализирующим превращение богатой энергией молекулы АТФ (с тремя фосфатами) в АДФ (с двумя фосфатами), и использует высвобождаемую энергию для разделения рибосомы на две составляющие субъединицы. Команда применила интегративный биофизический подход, включая метод FRET на одиночных молекулах, чтобы охарактеризовать конформационную динамику ABCE1.

Результаты показали, что каждое из двух АТФ-связывающих мест в ABCE1 может принимать не две, а три конформационных состояния — открытое, промежуточное и закрытое, — которые всегда находятся в динамическом равновесии. Взаимодействие ABCE1 как с рибосомой, так и с АТФ изменяет структурную динамику двух АТФ-связывающих сайтов, что приводит к сложному набору различных состояний и переходов между ними, причём рибосома и АТФ смещают равновесие в сторону закрытой конформации.