Прямая связь между системами контроля качества и синтеза белка в клетке устраняет генетические ошибки
Исследователи из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв описали механизм, с помощью которого система контроля качества в клетках идентифицирует и уничтожает дефектный генетический материал. Результаты опубликованы 23 декабря в Nature Communications.
Исследование под руководством Кристиан Бейкер, PhD, предоставило доказательства прямой коммуникации между аппаратом синтеза белка — рибосомой — и белковым комплексом, который распознаёт и уничтожает дефектные промежуточные молекулы — матричные РНК (mRNA).
«Наши данные ясно показывают, что система контроля, участвующая в выявлении дефектной mRNA, функционально взаимодействует с рибосомой. Теперь ясно, что эти два элемента общаются и тесно сотрудничают, чтобы распознать и устранить аномальную mRNA из клетки», — сказала Бейкер.
Клетки преобразуют участки ДНК в mRNA, которая служит чертежом для синтеза белка. Иногда в шаблоне ДНК есть повреждения или при копировании возникают ошибки, в результате чего в mRNA появляется «преждевременный стоп-кодон». Это заставляет рибосому остановить синтез раньше времени, что приводит к образованию укороченного, часто нефункционального белка, который может нарушить другие нормальные процессы в клетке.
В новом исследовании команда обнаружила, что рибосомы «застревают» на mRNA в местах преждевременных стоп-кодонов. Это привело к открытию, что один из белков комплекса контроля качества, UPF1, важен для взаимодействия с застрявшей рибосомой и помогает ей высвободиться с mRNA. Неспособность UPF1 правильно взаимодействовать с рибосомой приводит к сбою всей системы контроля: дефектная mRNA не помечается для быстрого уничтожения.
Кроме того, выяснилось, что UPF1 использует энергию аденозинтрифосфата (ATP) — клеточного энергохранилища — чтобы влиять на функцию рибосомы. Этот этап клеточной проверки необходим для распознавания и уничтожения mRNA с преждевременными стоп-кодонами.
Эта работа может иметь значение для будущей терапии генетических заболеваний.
«Около трети всех генетических заболеваний связаны с мутацией, которая вводит преждевременный стоп-кодон в соответствующую mRNA. Терапевтическая стратегия, которая либо заставляет рибосому обходить этот стоп-сигнал, либо мешает распознаванию или уничтожению такой mRNA, могла бы восстановить некоторый уровень функционального белка и смягчить симптомы у пациентов», — пояснила Бейкер.