Структурная биология: До последнего разреза

Рибосомы — это белковые фабрики клетки. Исследователи из Университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Мюнхене структурно охарактеризовали поздние стадии сборки малой субъединицы человеческой рибосомы, получив детальное представление о принципах её созревания.

Белки являются ключевыми структурными элементами всех клеток и обеспечивают жизненно важные функции. Клетка должна постоянно производить огромное количество рибосом — комплексов для синтеза белков. Каждая рибосома эукариотических (ядерных) клеток состоит примерно из 80 белков и 4 рибосомных РНК (рРНК), а для её сборки требуется около 200 вспомогательных белков — факторов биогенеза.

Исследователи из Ген-центра LMU под руководством профессора Роланда Бекманна определили с высоким разрешением трёхмерную структуру нескольких промежуточных комплексов, образующихся на поздних стадиях формирования рибосом в клетках человека. Данные показывают, как рРНК постепенно сворачивается, формируя сайты связывания для рибосомных белков. Результаты опубликованы в ведущем журнале Nature.

Рибосомы состоят из двух субъединиц — малой и большой, которые собираются отдельно. Сборка начинается в ядре, где синтезируются предшественники рРНК, которые затем разрезаются и укорачиваются в процессе созревания. После начальных этапов незрелые субъединицы транспортируются из ядра в цитоплазму.

«Всё, что мы знаем о сборке эукариотических рибосом, получено из исследований на простых организмах, таких как пекарские дрожжи, — говорит Майкл Амайсмайер, аспирант группы Бекманна и соавтор работы. — Мы использовали криоэлектронную микроскопию, чтобы определить структуры промежуточных форм малой рибосомной субъединицы, выделенной из клеток человека».

Учёным удалось визуализировать структуры пяти стадий сборки и выстроить их в хронологическую последовательность. Самая ранняя структура происходит из клеточного ядра, остальные четыре формируются последовательно после экспорта предшественника в цитоплазму.

Последовательность предшественников показывает, что созревание малой субъединицы происходит в несколько определённых этапов. «Последовательность сборки контролируется факторами биогенеза, такими как RRP12 и PNO1». Весь процесс завершается, когда эндорибонуклеаза NOB1 разрезает рРНК в специфическом сайте. После этого зрелая малая субъединица может связаться с большой субъединицей и матричной РНК (мРНК), несущей план для синтеза белка.