ТРНК определяют стабильность мРНК в процессе трансляции

Учёные обнаружили, что транспортные РНК (тРНК) могут влиять на время жизни матричных РНК (мРНК) в клетке: одни мРНК стабилизируются и производят больше белка, а другие направляются на деградацию, что ограничивает синтез белка. Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Новая работа показывает, что процесс трансляции (перевода информации мРНК в белок) может определять, как долго мРНК сохраняется в клетке, и ключевую роль в этом играет аминокислота аргинин. Эти открытия могут помочь в разработке новых методов лечения ожирения, рака и митохондриальных заболеваний, а также в создании более эффективных мРНК-терапевтических средств.

Как тРНК регулируют стабильность мРНК

В процессе трансляции рибосома движется вдоль мРНК, а тРНК доставляют кодируемые аминокислоты. ТРНК занимают в рибосоме три сайта: A (аминоацильный), P (пептидильный) и E (выходной).

Исследователи из Медицинского центра UT Southwestern под руководством Джошуа Менделла и Яна Эрцбергера обнаружили новый механизм регуляции стабильности мРНК, названный P-site tRNA-mediated mRNA decay (PTMD).

• В отличие от дрожжей, где ключевую роль играет кодон в A-сайте, в клетках млекопитающих решающее значение имеет тРНК, находящаяся в P-сайте.
• Когда трансляция замедляется, комплекс CCR4-NOT (ответственный за деградацию мРНК) может проникнуть в рибосому и "оценить" тРНК в P-сайте.
• Комплекс CCR4-NOT чаще всего связывается с рибосомами, у которых в P-сайте находятся мРНК с определёнными кодонами аргинина.
• Важно, что только три из шести кодонов, кодирующих аргинин, были обогащены в таких связях, что означает возможность создания двух типов мРНК с разной скоростью деградации. Это ставит под сомнение предположение о полной взаимозаменяемости кодонов аргинина.

Структурные исследования, проведённые Виктором Крусом, позволили определить точную архитектуру тРНК, которая либо разрешает, либо блокирует связывание комплекса CCR4-NOT.

Значение открытия

• PTMD является мощным регулятором митохондриальных процессов, связанных с метаболизмом.
• Открытие показывает, что тРНК выполняют не только свою классическую функцию (декодирование мРНК и доставка аминокислот), но и участвуют в регуляции количества трансляции и стабильности самой мРНК, взаимодействуя с другими комплексами.
• Как отметила независимый эксперт Рэйчел Грин, работа демонстрирует, как мРНК могут координированно регулироваться с помощью основ генетического кода и синтеза белка непредвиденным и сложным образом.

Это открытие открывает новые направления для исследований, включая изучение влияния других кодонов на трансляцию и деталей регуляции рекрутирования комплекса CCR4-NOT.