Каждая клетка нашего организма содержит сложную машину под названием рибосома, которая отвечает за производство белков. Белки - важнейшие строительные блоки жизни, они выполняют различные функции в наших органах, тканях и системах. Без белков мы бы не существовали. Но как работает рибосома? Как она собирается из десятков различных компонентов? И что происходит, когда она дает сбой? На эти вопросы группа исследователей из Центра изучения белков фонда Novo Nordisk попыталась ответить в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.
Рибосома состоит из рибосомальной РНК и рибосомальных белков, которые следуют инструкциям, закодированным в наших генах, для производства белков. Рибосомы могут находиться в различных частях клетки, например в цитозоле, митохондриях или бактериях. Используя электронную микроскопию, ученые создали 3D-модель части человеческой рибосомы, размер которой меньше ширины человеческого волоса. Исследователи также запечатлели, как устроена рибосома. Прежде чем начать производить белки, она должна быть собрана из более чем 80 компонентов.
«Удивительно, что мы можем визуализировать атомные детали рибосомы. Ведь они крошечные - около 20-30 нанометров. Важно понять, как устроена рибосома и как она работает, потому что это единственная частица клетки, которая производит белки у человека и всех других живых организмов. В этой спирали находится каталитический центр рибосомы, в котором и создаются белки. Поэтому так важно, чтобы спираль была сложена и расположена правильно», - сказала доцент из Центра изучения белков фонда Novo Nordisk Ева Куммер.
Сборка рибосомы - сложный и постепенный процесс, состоящий из нескольких этапов. Куммер и ее коллеги получили 3D-модели трех из этих этапов. Одна из самых интересных стадий - самая ранняя, которая ранее не была описана. На этом этапе особый белок под названием GTPBP10 взаимодействует с длинной спиралью РНК, которая является важнейшей частью рибосомы. Для этого GTPBP10 захватывает спираль и устанавливает ее в правильное положение для синтеза белка. Новое исследование дает ценные сведения о работе рибосомы, что может иметь отношение к различным заболеваниям и старению.
По словам исследователей, ошибки в сборке рибосомы сильно снижают способность наших клеток производить белки. Это, например, белки, которые преобразуют энергию из съеденной пищи в энергетические монеты, которые организм может использовать для запуска всевозможных клеточных процессов. Первый шаг - понять, как все устроено. Только после этого можно пытаться их изменить. Ученые также сообщили о том, что если рибосомы в митохондриях, которые являются энергетическими центрами клетки, не работают должным образом, наш организм не может производить достаточное количество энергетических монет. Это может привести к таким заболеваниям, как нейродегенеративные расстройства и болезни сердца. Это также может повлиять на процесс старения, поскольку производство энергетических монет со временем снижается.