Новости химической науки > Синтетическая рибосома работает в живой клетке

Исследователям удалось спроектировать и провести лабораторный синтез рибосомы – клеточного молекулярного устройства, осуществляющего процесс трансляции (синтеза белка по информации с м-РНК).

Возможность разработки и создания искусственной рибосомы не только в состоянии позволить ученым понять, как работает клеточный завод по производству белка, но также дает возможность обеспечить рибосому новыми свойствами. Синтетические рибосомы смогут способствовать созданию искусственных белков или даже высокомолекулярных веществ небелковой природы, которые могут оказаться полезными и для фундаментальных исследований, и для разработки новых лекарств: естественные, нативные рибосомы не в состоянии справится с решением такой задачи.

Александер Манкин (Alexander Mankin) из Университета Иллинойса (Чикаго) и Майкл Джуитт (Michael C. Jewett) из Северо-западного университета разработали, сконструировали и охарактеризовали искусственную рибосому, которой дали название Ribo-T.

Два полиадениновых фрагмента РНА связывают между собой две синтетических рибосомальных субъединицы Ribo-T – малую (слева) и большую (справа). (Рисунок из Nature 2015, DOI: 10.1038/nature14862)

Как заявляет специалист по самоорганизации рибосом из Исследовательского Института Скриппса во Флориде Катрин Карбштейн (Katrin Karbstein), проведенное исследование является частью работы, которая в перспективе может обеспечить направленную или случайную эволюцию рибосом с такими модификациями, которые позволяли бы легче вовлекать в трансляцию синтетические аминокислоты или даже расширить возможности существующего генетического кода.

Рибосомы состоят из двух независимых частей – большей и меньшей по размеру субъединиц, которые объединяются в единое целое в клетке, когда клетке необходим процесс трансляции. До настоящего времени уже были получены малые субъединицы рибосомы, которые могут способствовать образованию определенных белков, но целую рибосому еще никому не удавалось получить.

Манкин и Джуит получили Ribo-T путем введения в генетическую последовательность, отвечающую за получение рибосомных РНК, гена, отвечающего за экспрессию полиаденилового фрагмента РНК, способного связать обе субъединицы рибосомы. Модифицированный ген был внедрен в генетический аппарат бактерии, и работа этого гена привела к выработке бактерией сшитой рибосомной РНК, которая затем комбинировалась с рибосомными белками, давая в результате полноценную рибосому.

Рибосома Ribo-T может заменить рибосомы бактерии, она обеспечивает экспрессию всех нативных белков, за которые отвечает геном бактерии, делая это достаточно быстро для того, чтобы обеспечивать нормальный рост бактериальных клеток и их пролиферацию. Также было продемонстрировано, что рибосома может быть изменена для получения белков из последовательностей аминокислот, с которыми нативная рибосома не работает.

Ранее исследователи предполагали, что для нормальной работы рибосомы две рибосомальные единицы должны быть независимы друг от друга и объединяться только при необходимости, однако работа Ribo-T, обе субъединицы которой объединены, кажется, опровергает это представление.

Источник: Nature 2015, DOI: 10.1038/nature14862

метки статьи: #биохимия, #генетическая модификация организмов, #молекулярная биология