Как строится белковая фабрика

Рибосомы, белковые фабрики клетки, — одни из самых крупных и сложных молекулярных комплексов, состоящих из РНК и множества белков. Они существуют у всех живых существ и считаются одной из наименее изменившихся в ходе эволюции клеточных машин. Однако в митохондриях — клеточных органеллах, служащих электростанциями, — рибосомы выглядят иначе.

Сложный механизм сборки

Учёных интересует не только структура и функция рибосом, но и процесс их сборки. Ясно, что для этого требуется сложный клеточный механизм. Для митохондриальных рибосом (миторибосом) такой механизм до сих пор не был описан.

Исследователи из группы Андре Шнайдера Бернского университета и группы Ненада Бана из ETH Zurich изучили процесс сборки миторибосом на примере одноклеточного паразита Trypanosoma brucei. Они смогли проследить этапы сборки и идентифицировать связанный с ней клеточный аппарат. Поскольку T. brucei вызывает трудноизлечимые заболевания, включая сонную болезнь, результаты могут привести к новым методам терапии. Исследование стало возможным благодаря Национальному центру компетенций «РНК и болезнь». Результаты опубликованы в Science.

Неизвестные элементы «строительной площадки»

T. brucei был выбран в качестве модели, потому что его миторибосомы особенно сложны и, вероятно, требуют множества этапов сборки. Учёные смогли детально проследить все эти шаги.

Анализ показал, что сборка миторибосом у T. brucei проходит через образование нескольких промежуточных комплексов. В ней участвует большое количество белков, которые образуют огромный адаптивный каркас вокруг формирующейся миторибосомы. Этот каркас отсутствует в завершённой структуре.

Многие из этих белков ранее не были известны в контексте «строительства». Криоэлектронная микроскопия позволила не только визуализировать известные комплексы, но и описать весь клеточный процесс: «стройплощадку» и механизм сборки миторибосом.

Исследователей поразили масштабы усилий клетки: до четверти всех белков в митохондрии являются компонентами миторибосом или необходимы для их сборки.

Путь к новым методам лечения

Поскольку некоторые из белков-сборщиков имеют аналоги в других организмах, полученные данные дают общую информацию для лучшего понимания созревания рибосом у всех живых существ. Поскольку все эти белки необходимы для функционирования клетки, эти открытия могут быть полезны для разработки методов терапии против T. brucei и родственных паразитов, вызывающих тяжёлые заболевания у людей и животных.