logo

Пользовательского поиска

Tuesday 25th of September 2018

Ученые раскрыли давнюю тайну механизма «контроля качества» белков

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Вглубь живой материи
Автор: Administrator   
14.09.2010 19:06

 

Ученые Научно-исследовательского института Скриппса (Scripps Research Institute) разгадали давнюю загадку о том, каким образом клетки осуществляют «контроль качества» для устранения токсических эффектов определенного рода ошибок в синтезе белков. Это открытие может привести к лучшему пониманию целого ряда нейродегенеративных заболеваний.


Исследование опубликовано в он-лайн версии журнала Nature.

Новое исследование показывает, как клетки эукариотических организмов, таких как человек, определяют и разрушают «non-stop» белки, которые «застряли» в рибосоме – производящей их клеточной фабрике.

Значение белков в организме трудно переоценить, так как они принимают участие практически во всех клеточных процессах. Белки являются конечным продуктом одного из центральных принципов биологии (известного «как центральная догма»), который говорит нам, что ДНК используется для выработки РНК, которая, в свою очередь, используется для выработки белков. В здоровых клетках рибосомы переводят код матричной РНК (мРНК) в особый порядок связывания строительных блоков –  аминокислот –  для образования специфических белков.

Но  в этот процесс могут закрадываться ошибки, и именно поэтому организм располагает множеством различных механизмов контроля качества, чтобы быть уверенным, что белки, образующиеся в результате этого процесса, безупречны. Когда аномальным белкам удается  избежать внимания со стороны этих надзорных механизмов, они накапливаются и образуют скопления, способные оказывать  токсическое воздействие на определенные нервные клетки, приводя к развитию таких заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Один из элементов матричных РНК, важный для процесса выработки белков, известен как стоп-кодон. Стоп-кодон как сигнализирует рибосоме о конце кодирующей последовательности мРНК, чтобы она остановила сборку белка, так и привлекает факторы, обеспечивающие выход белка в цитоплазму клетки, чтобы он мог выполнять свою биологическую функцию.  Однако если случайно  в мРНК отсутствует стоп-кодон, рибосома, как автомобилестроительный завод, не может убрать машину с конца конвейерной линии – линия останавливается и производство прекращается.

«Кроме того, такие дефектные мРНК транслируются  в аномальные белки», – объясняет научный сотрудник Клаудио Джоазейро (Claudio Joazeiro), руководивший исследованием. «Именно по этой причине в клетках всех живых организмов – от бактерий до более сложных эукариот – существуют механизмы,  функцией которых является целевое уничтожение как таких нон-стоп мРНК, так и синтезированных на их основе  нон-стоп белков».

Ученые поняли механизм, определяющий и разрушающий такие проблемные нон-стоп белки бактерий, уже около 15 лет назад. В этих организмах такие белки помечены маркером, известным как tmRNA, или ssrA, вызывающим их разрушение.

Однако в более сложных эукариотических организмах, от дрожжей до человека,  механизм идентификации и устранения таких опасных ошибок до последнего времени  оставался загадкой.

Ученым не удалось открыть недостающий механизм контроля качества, используя «гомологичный» подход, при котором в эукариотических организмах они искали молекулы, соответствующие  бактериальной tmRNA. Джоазейро и  постдокторант его лаборатории Марио Бенгтсон (Mario Bengtson ) выявили этот механизм, идя другим путем.

В сотрудничестве с лабораторией Стива Кэя (Steve Kay)  Джоазейро установил, что мыши штамма с мутацией в молекуле, известной как Листерин (Listerin), демонстрируют признаки нейродегенерации. Учитывая последние работы других лабораторий и свою собственную, ученые заподозрили, что Листерин может играть определенную роль в деградации нон-стоп белков.

В своем исследовании Джоазейро и Бенгтсон в качестве модельного организма использовали дрожжи S. сerevisiae. Дрожжи достаточно сложно организованы, чтобы иметь многие черты, свойственные другим эукариотам, таким как мышь и человек, но одновременно достаточно просты для проведения лабораторных исследований. Самое главное,  эксперименты на дрожжах позволяют быстрее получать результаты благодаря короткому  жизненному циклу этого организма.

Результаты показали, что клетки без Листерина (Ltn1 у дрожжей) были не способны удалять нон-стоп белки и умирали, когда такие белки синтезировались. Ltn1 был тем самым отсутствующим звеном, необходимым для разрушения нон-стоп белков, которое так долго искали ученые, несмотря на то, что он оказался совсем не похожим на tmRNA/ssrA.

Помимо выяснения функции Ltn1 ученые описали механизм работы этой молекулы. Джоазейро и Бенгтсон обнаружили, что Ltn1 связывается с рибосомами и помечает рождающиеся нон-стоп белки молекулами убиквитина – обычного сигнала для разрушения белков в клетках эукариотических организмов.

«[бактериальный и эукариотический] механизмы очень различны, но концепции удивительно похожи – и в этом вся красота», - говорит Джоазейро. «Выясняется, что так же как молекула tmRNA сохранена у всех бактерий, Листерин сохранен у всех эукариот, что еще раз подчеркивает его важность».

Хотя исследование разрешило одну из фундаментальных загадок биологии, остается еще много вопросов. Насколько близки эти процессы у человека и мыши?  Можно ли объяснить нейродегенерацию у мутантных мышей дефектом функции Листерина как контролирующего белка? Существуют ли заболевания человека, вызываемые мутациями Листерина? Лаборатория Джоазейро продолжает исследования.

 

 

По материалам

Scripps Research scientists solve long-standing mystery of protein 'quality control' mechanism

 

Аннотация к статье: Mario H. Bengtson, Claudio A. P. Joazeiro. Role of a ribosome-associated E3 ubiquitin ligase in protein quality control

 


Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday1370
mod_vvisit_counterYesterday1372
mod_vvisit_counterThis week4403
mod_vvisit_counterLast week12560
mod_vvisit_counterThis month29711
mod_vvisit_counterLast month26517
mod_vvisit_counterAll days4120117

We have: 114 guests, 1 bots online
Your IP: 54.166.141.69
 , 
Today: Сен 24, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.