Визуализация транспорта мРНК в пробирке

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Structural and Molecular Biology 30 июня 2013 года, впервые позволило визуально наблюдать на уровне отдельных молекул процесс транспорта мРНК (матричной РНК) внутри клетки.

Транспорт мРНК к месту синтеза необходимого белка критически важен для клеточных функций. Сбои в этом процессе связаны с развитием таких заболеваний, как спинальная мышечная атрофия и болезнь Альцгеймера, а также важны для нейронального развития и синаптической пластичности, необходимой для обучения и памяти.

Клетки используют специальные сигнальные последовательности в мРНК, называемые «почтовыми индексами» (zip codes), которые направляют молекулу к нужному месту. Эти «индексы» связываются с молекулярным мотором — миозином, который движется по актиновым «рельсам», перенося мРНК.

Исследователи под руководством Кэтлин Трайбус задались вопросом: почему большинство мРНК имеют несколько «почтовых индексов», если для транспорта достаточно одного? Оказалось, что эта избыточность повышает вероятность успешного захвата мРНК молекулярным мотором. Если мРНК с одним «индексом» может связать от нуля до одного миозинового мотора, то мРНК с четырьмя «индексами» — от нуля до четырёх. Это гарантирует, что мРНК будет успешно доставлена.

Для визуализации процесса учёные реконструировали в пробирке все компоненты, необходимые для транспорта мРНК, и использовали микроскопию полного внутреннего отражения (TIRF). Чтобы увидеть движение крошечных комплексов мРНП (mRNP), которые примерно в 1000 раз меньше ширины человеческого волоса, исследователи пометили актиновые филаменты красным флуоресцентным зондом, а мРНП — зелёным. Это позволило в реальном времени наблюдать, как зелёные мРНП движутся по красным актиновым «рельсам».

Эта работа создала новый инструмент для изучения локализации мРНК на молекулярном уровне, что поможет продвинуть исследования в этой важной области.