Сборка рибосом человека не имеет аналогов в более простых модельных организмах

Рибосомы синтезируют все белки в клетках. Исследования, в основном проведенные на дрожжах, многое раскрыли о том, как собираются рибосомы. Однако команда из Университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Мюнхене сообщает, что для сборки рибосом в клетках человека требуются факторы, не имеющие аналогов в более простых модельных организмах.

В каждой клетке сотни тысяч сложных молекулярных машин, называемых рибосомами, производят новые белки. Сборка этих жизненно важных «фабрик» — высоко сложный процесс, в котором временно участвуют более 200 факторов сборки. Зрелые рибосомы состоят примерно из 80 белков и четырех рибосомных РНК. Однако до конца не понятно, как эти компоненты собираются в правильном порядке.

Большинство знаний о процессе получено из исследований на модельных организмах, таких как бактерии и дрожжи, и может не быть применимо к клеткам высших организмов. Исследователи под руководством профессора Роланда Бекманна (Gene Center, LMU Munich) раскрыли новые детали ключевых этапов созревания рибосом в клетках человека.

Активные рибосомы состоят из двух отдельных частиц (субъединиц). Команда Бекманна использовала криоэлектронную микроскопию, чтобы определить структуры нескольких предшественников малой субъединицы (у человека — '40S субъединица'), выделенных из человеческих клеток, и проследить ход ее созревания.

Ключевые этапы созревания малой субъединицы

На поздней стадии процесса один конец рибосомной РНК (рРНК), связанной с малой частицей, выступает из тела незрелой субъединицы. Последний шаг созревания включает удаление этого теперь ненужного сегмента ферментом NOB1.

Исследование показывает, что активации NOB1 предшествует конформационное изменение, приводящее к отсоединению его партнера по связыванию. Это, в свою очередь, запускает структурную перестройку в самом NOB1, позволяя ферменту отщепить выступающий сегмент рРНК.

«Активация NOB1 координируется другим ферментом, — объясняет ведущий автор Майкл Амайсмайер. — Вместе с обнаруженным нами белком, которого нет в дрожжах, этот фермент вставляется, как клин, в созревающую 40S субъединицу, что облегчает решающее конформационное изменение в NOB1».

Авторы также показали, что еще один белок, отсутствующий в дрожжах, играет (пока загадочную) роль в созревании 40S субъединицы.

Важность изучения именно человеческой системы

«Это демонстрирует важность рассмотрения человеческой системы отдельно от других экспериментальных моделей», — говорит Роланд Бекманн.

Использование эволюционно более простой дрожжевой системы достаточно для базового понимания процесса. Однако некоторые патологические синдромы связаны с ошибками в биогенезе рибосом у людей, что является очевидным основанием для изучения сборки рибосом именно в человеческих клеточных системах.