Металлы в генетической кузнице: детальный взгляд на сплайсинг РНК
Ученые Йельского университета описали с беспрецедентной детализацией химические процессы, с помощью которых РНК осуществляет экспрессию наших генов.
В статье, опубликованной 26 октября в журнале Cell, исследователи сообщают о 14 кристаллических структурах для группы II интрона — фермента, участвующего в сплайсинге РНК, критической фазе генетической репродукции. Эти новые данные фиксируют рабочие части фермента и несколько этапов его работы, раскрывая химические механизмы.
"Мы получили не просто снимок — мы застали интрон в действии", — заявила руководитель исследования Анна Пайл, профессор молекулярной, клеточной биологии развития и химии Йельского университета.
Одна из главных функций РНК — копирование всей генетической информации и её преобразование в форму, читаемую клеточными белковыми фабриками, рибосомами. Но РНК нуждается в редактировании, и одним из ранних этапов этого процесса является сплайсинг.
Сплайсинг состоит в разрыве РНК и рекомбинации её фрагментов таким образом, чтобы производился именно тот белок, который требуется организму в данный момент. У многих организмов это жизненно важное действие "вырезать и вставить" иногда само катализируется внутренними компонентами РНК, называемыми группами II интронов. У более сложных организмов, включая человека, этот процесс выполняется похожим, но более сложным механизмом — сплайсосомой, которая эволюционировала из группы II интронов и работает аналогично им.
"Сплайсинг — это очень базовая фаза экспрессии генов, — сказала Пайл. — Всякий раз, когда сплайсинг нарушается, возникает заболевание. До сих пор мы по-настоящему не понимали химию реакции сплайсинга".
Исследование, основанное на предыдущих работах лаборатории Пайл, рассматривает процесс сплайсинга на атомном уровне и подтверждает химическую и структурную сложность РНК. Оно показывает, что РНК способна привлекать различные металлы, такие как магний и калий, и ориентировать их для работы с собой. Работа особенно подчеркивает роль и разнообразие ионов металлов в этом процессе.
"Мы создаем карту ландшафта, который катализирует реакции сплайсинга, — сказал Марко Марча, постдокторант в лаборатории Пайл и ведущий автор статьи. — Мы видим динамические состояния до и после реакции".
Исследователи отмечают, что РНК может выполнять больше функций, чем считалось ранее. "РНК демонстрирует свою способность использовать металлы в окружающей среде для своих химических превращений, — сказала Пайл. — РНК может осуществлять сложную химию, так же как и белок".
Статья озаглавлена "Визуализация катализа группой II интрона через стадии сплайсинга".