Открыт новый биохимический путь синтеза рибозы

Международная группа учёных, включая исследователя из Центра клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли Университета Торонто, открыла новый метаболический путь для производства рибозы — ключевого компонента РНК и ДНК. Это открытие даёт новое представление о фундаментальных путях, которые организмы используют для роста и деления.

Новый путь, названный «рибонеогенез», стал первым новым основным метаболическим путём, открытым за последние 30 лет, что потребует переписывания учебников по биохимии. Его открыли и охарактеризовали ведущие авторы Мишель Класквин, Джошуа Рабиновиц, Эми Коди и их коллеги, используя комбинацию генетических, биохимических и структурных методов. Ключевую роль в этом открытии сыграл ранее неизвестный фермент седогептулозобифосфатаза SHB17, который напрямую связывает расщепление сахара с производством рибозы.

Результаты опубликованы в выпуске журнала Cell от 10 июня. Эми Коди и её коллеги использовали пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) в качестве модельного организма, чтобы выявить и охарактеризовать ранее неизвестную связь между расщеплением глюкозы и других сахаров и синтезом рибозы.

«Я работаю над характеристикой химических реакций, катализируемых ферментами с неизвестной функцией, и определением их места в клеточном метаболизме и болезнях», — сказала Эми Коди.

В работе использовались:

• Вычислительные предсказания на основе полногеномных данных.
• Высокоразрешающий масс-спектрометрический анализ ранее неизвестного фермента YKR043c.
• Генетические и биохимические доказательства от групп Коди и Рабиновица.
• Синтетическая химия от лаборатории Кампании.
• Рентгеноструктурный анализ от лаборатории Якунина, который «поймал» фермент в момент катализа новой реакции.

До этого открытия было известно два пути синтеза рибозы, главный из которых потребляет кислород. Третий путь — рибонеогенез — позволяет клеткам генерировать рибозу без изменения клеточного окислительного состояния.

Это открытие имеет далеко идущие последствия для понимания того, как клетки, растущие в условиях низкого содержания кислорода, способны реплицировать свою ДНК и делиться. Это важный шаг к более полному пониманию биохимических процессов в различных кислорододефицитных клетках — от промышленных ферментаций до быстрорастущих опухолей.

«Это сотрудничество с доктором Эми Коди, использующее технологические достижения в масс-спектрометрии, раскрывает спектр реакций, которые существенно изменят канонические схемы метаболизма», — отметил соавтор Джошуа Рабиновиц.