Цивилизация
Группа исследователей из России и Германии с помощью метода криоэлектронной микроскопии получила изображения рибосомы, клеточного «завода» для синтеза белка, прямо в процессе его работы — ученые проследили траекторию движений молекул РНК внутри рибосомы. Результаты их работы изложены в статье, опубликованной в журнале Nature.
Синтез белка — это очень сложный процесс, который происходит на рибосоме, особом органоиде клетки. Информация о структуре белка «записывается» на специальной матричной РНК (мРНК). Рибосома «считывает» эту информацию и с помощью транспортных РНК (тРНК) выстраивает полипептидную цепочку, будущую молекулу белка.
«Механизм биосинтеза белка является предметом пристального внимания ученых более 50 лет, однако многие аспекты до сих пор остаются невыясненными. Один из наиболее интригующих вопросов — как именно происходит транслокация, синхронное перемещение молекулы мРНК и двух молекул тРНК в рибосоме. В клетке транслокация должна происходить с высокой точностью, так как даже единичный сбой приведет к синтезу нефункционального полипептида, а множественные нарушения могут повлечь гибель клетки», — сказал РИА «Новости» соавтор исследования Андрей Коневега, сотрудник Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова и Института биофизической химии общества Макса Планка.
Коневега и его коллеги наблюдали за процессом транслокации в рибосоме кишечной палочки (Escherichia coli) с помощью метода криоэлектронной микроскопии, при котором образцы исследуются под электронным микроскопом при очень низких температурах, около минус 200 градусов Цельсия. Как пояснил ученый, применявшиеся до сих пор методы рентгеновской кристаллографии и криомикроскопии позволяли охарактеризовать лишь начальное и конечное положения тРНК, поэтому проследить всю траекторию ее быстрого передвижения не удавалось.
«Детально описать передвижение тРНК в рибосоме удалось, скомбинировав новейшие разработки нескольких лабораторий: используя особым образом приготовленные рибосомные комплексы, мы замедлили реакцию транслокации и запустили ее в обратном направлении, что позволило получить образцы для микроскопии на различных стадиях реакции», — сказал Коневега.
Ученые получили более 50 последовательных изображений рибосомы в процессе транслокации, по которым они воссоздали ее трехмерную модель. Таким образом исследователям удалось детально описать быстрый и точный процесс перемещения РНК и рибосомы, а также показать, что использованный ими метод дает уникальные возможности для исследования механизмов работы клетки на макромолекулярном уровне.
«Эпохальная работа Нильса Фишера и его коллег открыла нам важные и интригующие аспекты взаимодействия между быстро изменяющимися формами рибосомы и ее функцией, управляемой фактором элонгации», — заключил Монс Эренберг из Уппсальского университета (Швеция), комментировавший работу ученых для журнала.
По словам Коневеги, изучение механизма транслокации при синтезе белка — это не только фундаментальная научная задача: детальное представление о том, как происходит этот процесс, в частности, поможет усовершенствовать существующие и разработать новые классы антибиотиков.
