Сибирские ученые изучили влияние уровня рибосом на синтез некоторых белков

Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН провели детальное изучение того, как уровень рибосом в человеческих клетках влияет на эффективность синтеза отдельных белков. Полученные данные помогают понять механизмы развития редких генетических заболеваний, разработать новые подходы к их лечению.

Рибосомы представляют собой сложные макромолекулярные комплексы. Это своеобразные клеточные машины, которые синтезируют все белки организма из аминокислот в соответствии с информацией, считываемой ими с длинных молекул матричных РНК и закодированной с использованием четырех букв — нуклеотидов: A, G, C и U. Матричные РНК, в свою очередь, представляют собой реплики (матрицы) соответствующей информации из генов.

Исследователи ИХБФМ СО РАН искусственно понизили в клетках уровень одного из белков рибосомы, без которого она не может работать, и создали таким образом дефицит рибосом относительно матричных РНК. Далее они проследили, как в таких условиях изменился набор матричных РНК, связанных с рибосомами, то есть, как изменение баланса между рибосомами и матричными РНК повлияло на общий репертуар синтезируемых белков. Оказалось, что в условиях конкуренции матричных РНК за связывание с рибосомами преимущество имеют более длинные и многокопийные матричные РНК с низким содержанием в своем составе нуклеотидов G и C. А матричные РНК с противоположными характеристиками проигрывают конкуренцию, то есть кодируемых ими белков синтезируется меньше обычного.

«По результатам исследования мы создали математическую модель, которая объясняет, как клеточный уровень рибосом автоматически определяет эффективность биосинтеза тех или иных белков согласно свойствам кодирующих их матричных РНК», — рассказывает заведующий лабораторией структуры и функции рибосом ИХБФМ СО РАН, руководитель проекта РНФ доктор химических наук Алексей Аркадьевич Малыгин.

Диагностика и лечение рибосомапатий, генетических заболеваний, вызванных дефицитом рибосом (например, анемия Даймонда—Блэкфена), и некоторых видов онкологических заболеваний, при которых нарушена работа рибосом, сопряжены с большими сложностями. Проведенное учеными исследование будет способствовать их преодолению.