Фермент ALKBH1 удаляет модификации с транспортной РНК, влияя на синтез белка

Учёные из Чикагского университета обнаружили, что фермент ALKBH1 способен удалять молекулярные модификации с транспортной РНК (тРНК), что оказывает измеримое влияние на трансляцию белков в клетке. Исследование, опубликованное 13 октября в журнале Cell, проливает новый свет на то, как клетки контролируют экспрессию генов, и предполагает, что тРНК может влиять на клеточные процессы, выходящие за рамки синтеза белка.

"Возможность что-то обратить вспять, удалить, создаёт потенциал для динамических изменений", — говорит Тао Пан, профессор биохимии и молекулярной биологии и старший автор исследования.

Роль тРНК в регуляции синтеза белка

Белки, выполняющие практически все задачи в клетке, синтезируются рибосомами на матрице матричной РНК (мРНК). Транспортные РНК (тРНК) доставляют аминокислоты к рибосоме для сборки белковой цепи в процессе трансляции.

Ранее было известно, что добавление или удаление небольших молекул (например, метильных групп) с ДНК и мРНК служит важным механизмом регуляции экспрессии генов. Новое исследование впервые показывает, что аналогичный механизм существует и для тРНК.

Ключевое открытие: ALKBH1 как "демодификатор" тРНК

  • Фермент ALKBH1 удаляет специфическую метильную группу (-CH~3~) со многих тРНК.
  • Без этой модификации тРНК становятся нестабильными и разрушаются клеткой.
  • Особенно важной мишенью ALKBH1 является тРНКiMet, которая доставляет аминокислоту метионин и инициирует синтез всех белков.

Клеточные последствия активности ALKBH1

  • В клеточной линии человека с аномально высоким уровнем ALKBH1 наблюдалось глобальное снижение скорости синтеза белка.
  • Эти клетки также делились реже, что указывает на сильное влияние фермента на клеточный гомеостаз.
  • В нормальных клетках активность и количество ALKBH1 меняются в зависимости от условий: при нехватке источников энергии его активность возрастает, что, вероятно, помогает экономить ресурсы.

Значение открытия и будущие направления

  • Ранее было показано, что генетически модифицированные мыши без гена ALKBH1 имеют серьёзные дефекты развития, особенно нейрональные. Новые данные объясняют это отсутствием тонкого контроля над синтезом белка в критический период.
  • Учёные предполагают, что деметилирование тРНК с помощью ALKBH1 может не только регулировать трансляцию, но и открывать путь для нетрансляционных функций тРНК.
  • Это открытие обозначает новую область в изучении модификаций РНК и, вероятно, приведёт к обнаружению других ферментов, удаляющих модификации с тРНК.