Исследование раскрывает процесс сборки рибосом в клетках человека

Все клетки нуждаются в рибосомах для производства необходимых для жизни белков. Эти многокомпонентные молекулярные машины строят сложные белки, соединяя строительные блоки согласно инструкциям, закодированным в матричных РНК (mRNA) клетки. Но сами рибосомы состоят из малой и большой субъединиц, каждая из которых образована рибосомными белками и РНК. Прежде чем начать производить белки, эти субъединицы должны быть собраны сами.

В новом исследовании учёные из лаборатории Себастьяна Клинге представили наиболее детальную картину сборки малых рибосомных субъединиц человека, получив их 3D-портреты на трёх разных стадиях процесса сборки. Результаты опубликованы в журнале Science.

«Сборка рибосомы похожа на оригами, — говорит Клинге, адъюнкт-профессор и руководитель Лаборатории химии белков и нуклеиновых кислот. — Сегменты РНК и другие белки должны быть точно свёрнуты в определённой последовательности. Фундаментальная проблема, которую мы пытаемся понять, заключается в том, как белки, известные как факторы сборки, работают согласованно, контролируя каждый этап сборки».

Для исследования учёные разработали платформу для редактирования генов человека, чтобы пометить факторы сборки рибосом, и установили новую биохимическую процедуру для преодоления сложности извлечения пре-рибосомных частиц из ядрышка — структуры внутри клеточного ядра. Затем эти частицы были визуализированы с помощью криоэлектронной микроскопии, что позволило раскрыть их структуру с разрешением, близким к атомному.

Результаты детально описывают, как около 70 факторов сборки объединяются, создавая каркас для построения малой субъединицы и направляя каждый этап её созревания. Когда их работа завершена, факторы сборки распадаются, высвобождая зрелую малую субъединицу, которую они удерживали внутри.

Три стадии, зафиксированные в исследовании, позволяют лучше понять ключевые молекулярные механизмы, приводящие к формированию малой субъединицы. Результаты также дают новое представление о редких человеческих заболеваниях, возникающих в результате мутаций в рибосомных белках или факторах сборки во время сборки рибосом.