Учёные зафиксировали шесть новых структур рибосомы в действии
Учёные из Детской исследовательской больницы Сент-Джуд использовали метод одно-молекулярного флуоресцентного резонансного переноса энергии (smFRET) и криогенную электронную микроскопию (cryo-EM), чтобы зафиксировать шесть новых структур рибосомы и её точное направленное движение. Статья об этой работе опубликована сегодня в журнале Nature.
Рибосома — это клеточная органелла, отвечающая за декодирование матричной РНК (mRNA) для синтеза белков. Многие антибиотики нацелены на рибосому, поэтому лучшее понимание принципов её работы важно для разработки лекарств.
Синергия технологий в исследовании
Рибосома — молекулярная машина, которая декодирует mRNA и синтезирует белки. В процессе работы она движется, претерпевая конформационные изменения. Исследователи хотели визуализировать и понять, как происходит это точное движение вдоль mRNA.
Для этого они использовали два метода:
- Cryo-EM — мощный инструмент структурной биологии для получения статических структур с высоким разрешением.
- smFRET — более новая технология, предоставляющая динамическую структурную информацию, которая позволяет наблюдать, как отдельные молекулы движутся в реальном времени во время функционирования.
«Наша работа интегрирует одно-молекулярные данные, где мы получаем информацию о движении молекул в реальном времени, с cryo-EM, которая является статическим структурным методом», — пояснил автор-корреспондент Скотт Бланшар.
С помощью этих методов учёные зафиксировали шесть высокоразрешающих структур бактериального рибосомного комплекса, включающего mRNA, транспортную РНК (tRNA) и фактор элонгации EF-G — фермент, участвующий в считывании РНК. Работа впервые показывает, как EF-G взаимодействует с рибосомным комплексом.
Понимание действия антибиотиков для разработки лекарств
Антибиотики, используемые для лечения бактериальных инфекций, нацелены на рибосому. Понимание её работы и взаимодействия с лекарственными соединениями необходимо для улучшения дизайна новых терапий.
«Эти данные создают основу для изучения того, как антибиотики работают на молекулярном уровне, как именно они ингибируют функции этой рибосомной машины», — отметил автор Микаэль Хольм.
«Один из ключевых выводов нашей работы — контекст решает всё, — сказала первый автор Эмили Рандлет. — Молекулы динамичны; нужно смотреть на фактическое переходное состояние, которое лекарство предотвращает или стабилизирует, чтобы понять полную архитектуру сайта связывания препарата. Это может помочь в усилиях по медицинской химии, направленных на повышение эффективности лекарств».