По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

Биологи из МГУ выяснили, как начинает синтезироваться белок в живой клетке

Учёные из МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством Сергея Дмитриева (НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозёрского МГУ) прояснили, как живая клетка решает, откуда начать синтез белка. Исследование было опубликовано в журнале Nucleic Acids Research (импакт-фактор 9.1).

Рибосома движется по матричной РНК в поисках точки, с которой ей предстоит начать синтез белка. Источник: Сергей Дмитриев

Трудности перевода

Существенная доля нашей генетической информации, закодированной в ДНК, реализуется в живой клетке в виде белков. Для того чтобы синтезировать нужный белок, эту информацию нужно перевести из последовательности нуклеотидов на язык аминокислот. Эта стадия преобразования называется трансляцией, и участвует в ней не ДНК, а матричная РНК — «временный носитель», на котором находится копия одного конкретного гена. Специальная молекулярная машина — рибосома — движется по матричной РНК и считывает тройки нуклеотидов, каждая из которых кодирует ту или иную аминокислоту. Сложность заключается в том, что нуклеотиды матричной РНК просто следуют один за другим, и рибосома должна определить, с какого места ей необходимо начинать считывание. Если же первая тройка нуклеотидов будет выбрана неверно, рибосома начнёт синтезировать неправильный белок, который окажется бесполезным или даже токсичным для клетки.

Сканирование и соскальзывание

«Для решения этой проблемы существует специальный механизм — рибосомное сканирование, — говорит Илья Теренин, соавтор работы. — Сначала малая субчастица рибосомы, нагруженная специальными белками, связывается с концом матричной РНК (которую можно сравнить с “ксерокопией” текста, записанного в ДНК: это как бы “инструкция” по сборке белковой молекулы). Затем рибосома начинает перемещаться по мРНК, “просматривая”, как на конвейере, один за другим все встречающиеся ей тройки нуклеотидов. Как правило, в качестве точки старта используется тройка нуклеотидов “аденин-урацил-гуанин” (AUG). Когда рибосома находит его, она останавливается и начинает синтез белка. Ранее считалось, что обнаружение AUG — единственное и важнейшее событие, приводящее к началу синтеза с нужной точки, однако мы обнаружили, что это далеко не всегда так».

Когда малая субчастица встречает тройку нуклеотидов AUG, она может начать сборку белковой молекулы (инициировать трансляцию), а может и не начать. Это зависит от того, какой набор белков-помощников будет в её распоряжении. Эти специальные белки так и называются — факторы инициации трансляции (сокращённо — eIF). Они имеют номера: так, у эукариот (организмов с ядром в клетке, к которым относимся и мы с вами) один из самых важных факторов — второй, или eIF2. Он вместе с транспортной РНК привозит первый «кирпичик» белка — аминокислоту метионин. В конце к малой субчастице рибосомы должна присоединиться ещё и большая. Когда все компоненты есть в клетке в нужных количествах, происходит гидролиз (разложение) молекулы гуанозинтрифосфата (ГТФ), что и служит сигналом к началу трансляции. Молекула ГТФ связана с фактором трансляции eIF2, но сам eIF2 гидролизовать ГТФ не может — для этого ему нужен ещё один белок-помощник, eIF5. Наличие eIF5 в необходимой концентрации как раз и определяет, гидролизуется ли ГТФ.

«Как оказалось, если гидролиза не произойдёт, то малая субчастица проигнорирует стартовый кодон AUG и проскользнёт дальше как ни в чём не бывало. Мы назвали это слайдингом (от англ. sliding — “соскальзывание”)», — подводит итог Сергей Дмитриев.

Слайдинг по-семейному

Вышеизложенное можно попробовать объяснить следующей аналогией. Малая субчастица рибосомы — непоседливая младшая сестра в семье, которая в выходной встала раньше всех и хочет поиграть в конструктор — пособирать белок из аминокислот-деталек. Большая субчастица — это старшая сестра, которая знает правила игры и умеет в отличие от младшей читать инструкцию по сборке красивых и сложных молекул, но устала за неделю и хочет выспаться. Она понимает, что младшая сестра будет плакать, если совсем не прийти к ней, и ещё вчера пообещала с ней поиграть, поэтому поставила несколько будильников (троек нуклеотидов AUG).

Однако, как и все люди, которые ставят несколько будильников, она редко просыпается с первого раза, игнорируя сигнал AUG. Чтобы она проснулась и встала от очередного будильника, нужно успеть приготовить её любимые блинчики на завтрак (гидролизовать ГТФ), которые своим запахом выманят соню из-под тёплого одеяла. Папа (eIF2) тоже встаёт рано, он даже сходил в магазин за мукой (присоединил ГТФ), но печь блинчики он не умеет. Зато это умеет мама (eIF5), от которой и зависит успех всей затеи. Таким образом, слайдинг — это игнорирование будильника. А когда все нужные факторы присутствуют, старшая сестра просыпается, ест и идёт играть (собирать белки) с младшей сестрой.

Скользит и узнаёт

Открытие слайдинга опровергает устоявшееся мнение о том, что процесс выбора точки начала трансляции заканчивается на моменте распознавания точки старта синтеза. Решающим событием является не узнавание AUG, а гидролиз ГТФ. Интересно, что примерно у половины матричных РНК стартовым кодоном является не первый AUG от конца молекулы, а второй, третий и даже более удалённый. До сих пор единственным объяснением этому было явление, именуемое в англоязычной литературе leaky scanning, при этом рибосома «проезжает» мимо первого AUG, не узнавая его. Однако leaky scanning требует, чтобы первый AUG находился в определённом нуклеотидном контексте, а это далеко не всегда так. Учёные показали, что возможно и другое объяснение: узнавание этих «преждевременных» AUG всё-таки происходит, но после этого рибосома всё равно оказывается на правильном стартовом кодоне благодаря открытому исследователями слайдингу

new

По указу президента Академия хореографии в Москве отнесена к особо ценным объектам культурного наследия народов России

Московская государственная академия хореографии (МГАХ) отнесена к особо ценным объектам культурного наследия народов России. Это следует из указа, опубликованного на официальном портале правовой информации. Московская государственная академия хореографии — федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования, один из старейших театральных вузов России. Первый выпуск состоялся в 1779 г. В 1968 г. по проекту архитекторов В. Лебедева и А. Ларина на 2-й Фрунзенской улице был построен комплекс зданий академии, за который архитекторы получили Государственную премию РСФСР в области архитектуры.

Герман Греф призвал изменить «лузерскую» модель образования

Председатель правления Сбербанка Герман Греф во время Гайдаровского форума заявил, что модель российского образования от детских садов до вузов должна быть изменена. Он пояснил, что не верит в существующую систему онлайн-образования «прошлого века». По его словам, по сути, это традиционное образование, переведённое на онлайн-платформу. «И те и другие — лузеры», — подытожил Герман Греф. По его словам, Россия уже проиграла конкуренцию в мировой экономике и попала в список стран-дауншифтеров.

Язык статьи:
Действия с выбранными: