Изящный переключатель контролирует трансляцию при переходе от яйцеклетки к эмбриону

Исследователи из Института Уайтхеда расшифровали, как контролируется перевод матричных РНК (mRNAs) в белки при переходе оплодотворённой яйцеклетки в развивающийся эмбрион. Этот сдвиг управляется элегантным механизмом, который активируется в строго определённый момент и автоматически выключается через узкое окно в 20–90 минут.

Развивающаяся яйцеклетка запасает материнские mRNAs, так как у раннего эмбриона нет времени создавать новые mRNAs в процессе быстрого деления. После оплодотворения эти запасённые mRNAs используются в течение короткого периода, прежде чем эмбрион начнёт транскрибировать свои собственные. У человека этот переход происходит уже после 2–4 клеточных делений.

Ключом к переходу являются три молекулы, образующие фермент киназу PNG: PNG, PLU и GNU. В зрелой яйцеклетке PNG и PLU всегда связаны друг с другом, а GNU несёт фосфатные группы, мешающие его связыванию с комплексом PNG-PLU.

При активации яйцеклетки уровень другой киназы, добавляющей фосфаты к GNU, резко падает. Это позволяет GNU потерять фосфаты и связаться с PNG-PLU. Образовавшийся тример — активная киназа PNG — запускает трансляционный контроль материнских mRNAs.

Поскольку киназа PNG также запускает разрушение GNU, фермент самоуничтожается. Это быстро и необратимо подавляет трансляцию материнских mRNAs, создавая элегантную петлю обратной связи. Результаты описаны в журнале eLife.

Этот механизм может служить моделью для понимания того, как клетки глобально меняют трансляцию mRNAs. Схожая активность киназ на ранних стадиях развития отмечена у червей, что может указывать на универсальность подхода, включая человека.

Следующим большим этапом проекта станет выяснение того, какие именно белки фосфорилирует киназа PNG для осуществления контроля над трансляцией.