Биохимики идентифицировали сигнал обнаружения для расщепления избыточной рибосомальной РНК

Растущая и делящаяся клетка тратит большую часть запасов энергии на создание своих "белковых фабрик" — рибосом. Важную роль в их "сборке" играет экзосома — молекулярная "дробильная машина", расщепляющая избыточную рибонуклеиновую кислоту (РНК). Исследователи под руководством профессора Эда Хёрта из Биохимического центра Гейдельбергского университета (BZH) обнаружили, как экзосома идентифицирует свою РНК-мишень. Команда определила специфический сигнал обнаружения, сравнимый с почтовым индексом или штрих-кодом, который направляет экзосому к нужной РНК. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.

Производство рибосом — чрезвычайно сложный процесс, следующий строгому плану с многочисленными контрольными точками. Белковые фабрики состоят из множества рибосомальных белков (r-белков) и рибосомальной РНК (рРНК). В эукариотических клетках для правильной сборки r-белков и различных рРНК требуется более 200 вспомогательных белков — факторов биогенеза рибосом. Три из четырех различных рРНК производятся из большой предшественницы-РНК. В процессе производства их необходимо "подрезать" в определенных точках, а излишки — утилизировать.

Значительная часть этой избыточной рибосомальной РНК расщепляется экзосомой — молекулярной машиной, состоящей из нескольких белковых субъединиц. Вместе они образуют структуру, похожую на бочку, через которую пропускается РНК. Субъединица экзосомы, расщепляющая РНК на отдельные компоненты (нуклеотиды), находится в конце этого канала.

Маттиасу Томсу и доктору Эмме Томсон из исследовательской группы профессора Хёрта удалось идентифицировать два фактора биогенеза рибосом, расположенных рядом с РНК-мишенью на незавершенной рибосоме, которые направляют экзосому к цели. Оба белковых фактора действуют во время сборки рибосом, но в разное время и в разных позициях. Хотя два белка имеют разную структуру, у них есть одна важная общая черта. Исследователи обнаружили, что оба имеют короткую сигнальную последовательность, похожую на штрих-код или почтовый индекс. Через этот сигнал обнаружения рекрутируется вспомогательный белок экзосомы, который указывает на РНК-мишень. После этого экзосома может приступить к своей задаче и разрушить ненужную РНК.

Команда ученых теперь хочет идентифицировать другие белки с описанной сигнальной последовательностью, чтобы выяснить, как экзосома способна устранять такой широкий спектр различных РНК. Экзосома — универсальный белковый комплекс, необходимый во всех клетках для поддержания РНК-гомеостаза, то есть равновесия между созданием и деградацией РНК.

Полученные результаты также могут привести к лучшему молекулярному пониманию заболеваний, при которых были выявлены дефекты в экзосоме или их вспомогательных белках. Это позволит установить мутации в компонентах экзосомы, которые могут вызывать аутоиммунные заболевания или множественную миелому у человека.