Учёные обнаружили скрытые сигналы в РНК, регулирующие синтез белка

Учёные из Университета Кейс Вестерн Резерв выявили механизм, объясняющий, как клеточная машинерия для синтеза белка выбирает нетрадиционные стартовые сайты для начала трансляции.

Загадка альтернативных сайтов инициации

• Для начала синтеза белка рибосома сканирует РНК, ища стартовый кодон AUG.
• Однако часто встречаются альтернативные сайты, отличающиеся на один нуклеотид (например, AUA), и иногда трансляция начинается с них. Как происходит этот выбор, было неизвестно.

Ключевая роль фермента Ded1p

В новом исследовании, опубликованном в Nature, команда профессора Экхарда Янковски использовала фермент Ded1p — РНК-хеликазу, входящую в состав трансляционного аппарата.

• Мутации в человеческом аналоге Ded1p связаны с опухолями и когнитивными нарушениями.
• Учёные создали дрожжевые клетки с дефектным Ded1p.
• В таких клетках резко возросло использование альтернативных стартовых сайтов (AUA, AAG), но лишь для малой доли всех возможных вариантов.

Механизм: структура РНК + хеликаза

Исследователи обнаружили, что выбранные альтернативные сайты всегда располагались рядом с участками, где РНК образует вторичную структуру (складывается сама на себя).

• В норме Ded1p, как хеликаза, "расплетает" эти структуры, позволяя рибосоме беспрепятственно сканировать РНК в поисках основного AUG.
• Если Ded1p дефектен, он не может развернуть структуру. Сложенная РНК тормозит сканирование рибосомы, заставляя её начать синтез белка с ближайшего альтернативного стартового сайта.

Вывод: Сигналом для начала трансляции с нетрадиционных сайтов является комбинация альтернативного стартового кодона и вторичной структуры РНК рядом с ним.

Универсальность и значение открытия

Поскольку Ded1p присутствует во всех организмах, механизм, вероятно, универсален. Трансляция с альтернативных сайтов часто влияет на продукцию основных белков (кодируемых после AUG) и, следовательно, определяет баланс белков внутри клеток.