Идентифицирован ключевой комплекс для образования рибосом
Исследователи из UT Southwestern обнаружили комплекс из четырёх белков, который играет ключевую роль в образовании рибосом — органелл, служащих клеточными фабриками по производству белка, — а также неожиданную роль в нейронарушениях развития. Эти результаты, опубликованные в Cell Reports, могут привести к новым способам управления производством рибосом, что повлияет на различные состояния, затрагивающие здоровье человека.
«Рибосомы фундаментальны для жизни, но у нас было неполное понимание того, как они собираются и как регулируется процесс их производства», — сказал ведущий автор Майкл Бушчак, профессор молекулярной биологии. «Наши результаты проливают значительный свет на эти вопросы».
Рибосомы присутствуют в разных количествах в каждой клетке каждого организма на Земле. Отклонения от их естественного уровня могут иметь пагубные последствия. Например, раковые клетки склонны увеличивать производство рибосом для усиленного синтеза белков, необходимого для неконтролируемого деления. Кроме того, группа редких заболеваний, известных как рибосомопатии, проявляется анемией, краниофациальными дефектами и умственной отсталостью.
Хотя рибосомы есть у всех видов, большая часть знаний об их биогенезе получена из исследований на дрожжах. Основы процесса одинаковы для человека, но специфические детали уникальны и были неизвестны.
Чтобы изучить этот процесс, исследователи разработали технику, заставляющую старые рибосомы светиться красным, а вновь образованные — зелёным. Используя этот инструмент на различных типах человеческих клеток, они подтвердили разные скорости производства рибосом.
С помощью инструмента редактирования генов CRISPR учёные инактивировали отдельные гены, чтобы найти ключевых игроков в биогенезе рибосом. В результате были обнаружены четыре гена: CINP, SPATA5L1, C1orf109 и SPATA5. Дальнейшие исследования показали, что эти гены объединяются в комплекс, который удаляет белок-заполнитель с почти собранных рибосом, позволяя другому белку занять его место для созревания рибосомы.
Ранее функция SPATA5 в клетках была неизвестна; однако мутации в этом гене связывали с нейронарушениями развития, включая микроцефалию, потерю слуха, эпилепсию и умственную отсталость. Когда исследователи внедрили две такие мутации в клетки, заставив их производить мутантный белок SPATA5, клетки не смогли генерировать нормальный уровень функциональных рибосом. Это позволяет предположить, что данные нейронарушения развития могут быть следствием проблем с рибосомами.
Исследователи планируют изучить, почему центральная нервная система, по-видимому, более чувствительна к нарушениям в работе рибосом, чем другие типы клеток. Эти открытия в конечном итоге могут привести к новым методам лечения рака, рибосомопатий и других состояний, связанных с избыточной или недостаточной выработкой белков.