Чтобы синтезировать белок, клетка человеческого организма создает мРНК — копию ДНК, которую считывает и преобразует в белок специальная органелла рибосома. Как выглядит этот процесс, ранее было неизвестно. Однако у международной команды ученых с помощью криоэлектронной микроскопии получилось сделать снимок рибосом, которые присоединяются к мРНК, и визуализировать первый этап синтеза белка.
Биологи запечатлели первый этап синтеза белка / © Mohammad Afsar, Huma Rahil
Рибосомы — это органеллы клеток, которые играют ключевую роль в синтезе белка. Недавние исследования показали, что они способны «укрывать» раковые клетки от иммунной системы, а также могут влиять на устойчивость бактерий к антибиотикам.
Специалисты из нескольких университетов Франции, Германии и США впервые запечатлели, как в клетках рибосомы встраиваются в мРНК, чтобы в дальнейшем образовать белок. Описание процесса и его анализ опубликовал научный журнал Science.
Исследователи обнаружили, что фермент РНК-полимераза, который транскрибирует мРНК (переносит в нее информацию из ДНК. — Прим. ред.), закрепляет в рибосоме два «якоря», обеспечивая условия для начала синтеза белка. По словам ученых, это напоминает ситуацию, когда бригадир на строительной площадке двумя способами проверяет, надежно ли рабочие закрепили все значимые детали и безопасной ли получается конструкция.
Для анализа с помощью криоэлектронной микроскопии ученые разработали механистическую структуру диаметром 10 миллиардных долей метра. Благодаря этой модели удалось продемонстрировать, как разные компоненты комплекса работают сообща, доставляя в рибосому только что транскрибированные мРНК и выступая связующим звеном между транскрипцией и трансляцией, то есть синтезом белка из аминокислот на матрице мРНК.
«Понимание того, как рибосома захватывает мРНК, — необходимое условие для того, чтобы ориентироваться в последующих процессах, например интерпретации информации, которая закодирована в мРНК. <…> Это как книга. Ваша задача — прочитать и интерпретировать книгу, но вы не знаете, где ее взять. Как книга доставляется читателю?» — пояснили авторы исследования.
По мнению ученых, результаты их работы могут позволить разработать новые антибиотики, которые будут воздействовать на специфические пути синтеза белка в бактериях. Обычно антибиотики воздействуют на рибосомы или РНК-полимеразу, но бактериям удается эволюционировать или мутировать, становясь устойчивыми к препарату. Новые знания, вероятно, позволят «перехитрить» бактерии и лишить их возможности размножения.
