Исследователи Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН раскрыли механизм, как уровень рибосом в клетке влияет на то, какие белки производятся, а какие — нет. Это открытие объясняет развитие редких генетических болезней и указывает путь к их лечению.
Что такое рибосомы?
Рибосомы — это клеточные «заводы», которые собирают белки из аминокислот. Они получают инструкции от матричной РНК (мРНК), которая переписана с генов. Инструкция записана четырьмя буквами-нуклеотидами: A, G, C, U.
Что сделали учёные
- Искусственно снизили в клетках уровень одного из белков рибосомы (имитируя ситуацию дефицита).
- Проследили, какие мРНК продолжают активно связываться с рибосомами, а какие теряют доступ.
Результат
В условиях конкуренции за рибосомы (когда их мало) побеждают:
- Более длинные мРНК.
- Многокопийные мРНК (которых много).
- мРНК с низким содержанием G и C.
Проигрывают — мРНК с противоположными характеристиками. Соответственно, кодируемые ими белки синтезируются в дефиците.
Почему это важно
Ряд заболеваний связан именно с нехваткой или неправильной работой рибосом:
- Анемия Даймонда-Блэкфена (редкое генетическое заболевание крови).
- Некоторые виды рака, где нарушена работа рибосомного аппарата.
Диагностировать и лечить такие болезни сложно, потому что механизм был непонятен. Теперь ясно: дело не только в том, что «рибосом мало», а в том, что дефицит меняет приоритеты — одни белки продолжают синтезироваться, другие «затыкаются».
Что дальше
Учёные создали математическую модель, которая предсказывает, как уровень рибосом влияет на производство конкретных белков, исходя из свойств их мРНК.
«Модель объясняет, как клеточный уровень рибосом автоматически определяет эффективность биосинтеза белков согласно свойствам матричных РНК», — Алексей Малыгин, соавтор исследования.
Это позволит:
- Точнее диагностировать рибосомопатии.
- Разрабатывать терапию, компенсирующую «неправильное распределение» ресурсов клетки.