Новости химической науки > Разгадана тайна белкового синтеза

В течение двух десятилетий исследователям было известно, что скорость белкового синтеза на рибосоме бактерии соответствует скорости образования матричной РНК, однако до настоящего времени не было известно, за счет чего достигается одинаковая скорость этих процессов.

Компонент рибосомы NusE, связывается с компонентом РНК-полимеразы NusG, обеспечивая тем самым синхронность процессов транскрипции и трансляции. (Рисунок из Science, 2010, 328, 501)

В апреле в журнале Science опубликовано сразу две статьи, посвященные изучению кинетических закономерностей и механизму процессов, лежащих в основе синхронизации трансляции и транскрипции в бактериальных клетках. Результаты исследования опровергают высказавшиеся ранее предположения о том, что в синхронизации процессов трансляции и траскрипции принимает участие РНК-полимераза, способствующая транскрипции (синтезу матричной РНК по шаблону ДНК). Исследования демонстрируют, что правильным соотношением скоростей транскрипции и трансляции управляют белки рибосомы. Результаты работы также позволяют обозначить новую молекулярную мишень для разработки антибиотиков.

Группа исследователей под руководством Пола Роша (Paul Rösch), специалиста по химии белка из Университета Байройт (Германия) с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса смогли установить «недостающее звено» между процессом транскрипции, управляемым РНК-полимеразой и процессом трансляции, происходящем на рибосоме. Биохимик из Байройта сообщают, что синхронизация двух процессов происходит за счет связывания белка NusE с белком NusG, которые могут одновременно взаимодействовать с «молекулярным заводом по производству белка».

Роберт Лэндик (Robert Landick), биохимик из Университета Висконсин отмечает, что хотя о синхронном протекании процессов трансляции и транскрипции известно давно, научный прорыв исследователей из Германии заключается в том, что Рош впервые нашел, за счет чего реализуется связь между рибосомой и РНК-полимеразой. Евгений Нудлер (Evgeny Nudler) из Университета Нью-Йорка, работа которого, посвященная взаимосвязи процессов трансляции и транскрипции, опубликована в том же номере Science, добавляет, что нарушение взаимодействия между NusE и NusG позволяет предложить новый метод влияния на экспрессию бактериального гена и позволит разработать антибиотики для молекулярных мишеней принципиально нового строения.

Исследования в группе Нудлера были посвящены изучению кинетики синхронно протекающих процессов трансляции и транскрипции. Исследователи обнаружили, что связывание рибосомы с матричной РНК и начало синтеза белка, в свою очередь, заставляет РНК-полимеразу увеличить скорость синтеза матричной РНК. При обработке бактерии антибиотиком, блокирующем рибосому, равно как и в бактериях, генетическая модификация которых приводит к образованию неправильных рибосомальных белков, процесс, катализируемый РНК-полимеразой замедляется.

Лэндик отмечает, что хотя в бактериальных клетках может происходить физическое взаимодействие, приводящее к синхронному протеканию процессов трансляции и транскрипции, маловероятно, чтобы процесс протекал по тому же механизму в клетках эукариотах (в том числе и клетках человека). Это сомнение вызвано тем обстоятельством, что в эукариотах РНК-полимеразы и рибосомы локализованы и выполняют свои функции в различных областях клетки. Однако, как подчеркивает Лэндик, у исследователей уже есть идеи по поводу того, как аналогичная синхронизация может реализоваться в эукариоте, одним из кандидатов на «посредника» в организации связи между транскрипцией и трансляцией исследователи видят сплайсому (spliceosome), молекулярную машину, отвечающую за удаления лишних последовательностей в матричных РНК высших организмов.

Источники: [1] Science, 2010, 328, 501; [2] Science, 2010, 328, 504

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология