Учёные раскрыли тайну первого этапа синтеза белка

До недавнего времени механизм этого процесса оставался загадкой. Однако международная команда исследователей, используя криоэлектронную микроскопию, смогла визуализировать момент, когда рибосомы соединяются с мРНК, начиная процесс синтеза белка. Для создания белка в клетке человека формируется молекула мРНК, которая является копией информации, хранящейся в ДНК. Эта молекула затем интерпретируется и преобразуется в белок специальной клеточной структурой — рибосомой.

Фото: https://www.flickr.com/photos/uclmaps/8737208097/ by UCL Mathematical & Physical Sciences, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/

РНК

Рибосомы — это важнейшие компоненты клеток, ответственные за синтез белка. Современные исследования показывают, что они могут маскировать раковые клетки от иммунной системы и влиять на устойчивость бактерий к антибиотикам. Ученые из Франции, Германии и США впервые запечатлели, как рибосомы интегрируются в мРНК, готовясь к формированию белка.

Исследователи установили, что фермент РНК-полимераза, который переносит информацию из ДНК в мРНК, устанавливает в рибосоме два ключевых элемента, создавая необходимые условия для начала синтеза белка. Ученые сравнивают этот процесс с тем, как строительный мастер проверяет, надежно ли рабочие закрепили все важные детали и безопасна ли конструкция.

Для проведения анализа с помощью криоэлектронной микроскопии ученым пришлось создать механическую модель диаметром 10 нанометров. Благодаря этой модели стало возможным показать, как различные компоненты комплекса взаимодействуют, обеспечивая доставку свежеиспеченной мРНК в рибосому и служа связующим звеном между транскрипцией и трансляцией, то есть процессом синтеза белка из аминокислот на основе мРНК.

Авторы исследования подчеркивают, что понимание механизма захвата мРНК рибосомой является ключевым для дальнейшего изучения процессов, таких как интерпретация информации, закодированной в мРНК. Они сравнивают это с процессом чтения книги: прежде чем интерпретировать содержание, необходимо знать, как книга попадает к читателю.

Ученые считают, что их открытие может способствовать разработке новых антибиотиков, воздействующих на специфические пути синтеза белка в бактериях. Традиционные антибиотики обычно влияют на рибосомы или РНК-полимеразу, но бактерии могут мутировать, становясь устойчивыми к этим препаратам. Новые знания, вероятно, помогут найти способы "перехитрить" бактерии и предотвратить их размножение.

Уточнения

Криоэлектронная микроскопия — это форма просвечивающей электронной микроскопии, в которой образец исследуется при криогенных температурах (обычно в жидком азоте).