Один з найважливіших процесів у житті – передача генетичної інформації в білках. Це основне завдання всередині клітини виконують маленькі молекулярні "машини" – рибосоми. Розуміння молекулярних механізмів цього процесу призвести до винайдення нових антибіотиків.
Американськам дослідникам вперше вдалося продемонстувати визначальну стадію процесу клітинної передачі генетичної інформації. Це важливо не тільки для кращого розуміння ролі рибосом – крихітних "фабрик білка" у всіх живих клітинах. Ймовірно, це шлях до нових медикаментів, оскільки рибосоми бактерій є найважливішою мішенню для антибіотиків. Вчені сподіваються, що на основі нових досліджень зможуть розробити кращі антибіотики, як будуть діяти виключно на визначену ціль. Особливо це стосується стійких (резистентних) штамів бактерій, - пишуть дослідники в журналі "Science".
"Це тема, яка простежується в усіх наших дослідженнях останнього десятиліття", - говорить Гаррі Ноллер з Каліфорнійського університету в Санта-Крус. Молекулярний біолог протягом тривалого часу працював зі складною атомною структурою рибосом, які складаються з довгих ланцюгів, в яких переплітаються білки та РНК. РНК, як і ДНК, є носієм генетичної інофрмації, що належить до нуклеїнових кислот. У передачі генетичної інформації до білків РНК відіграє визначальну роль. Вона не лише є складовим елементом рибосоми, але й в інших формах виконує важливі транспортну та координаційну функції у синтезі білка. Таким чином, різні молекули РНК відповідають за синхронізацію роботи в рибосомі. Адже, зростаючи зі швидкістю 20 нових елементів за секунду, ланцюжок білків міг би зовсім швидко вивести з ладу цю «молекулярну машину для складання білків». Саме цей процес проаналізував Ноллер і його колеги.
За допомогою дифракції рентгенівських променів вчені відобразали процес взаємодії рибосом з іншими молекулами. При цьому молекули на різних стадіях роботи «заморожували» та фотографували. Одним з таких етапів було зчитування й копіювання генетичної інформації з ДНК. Її приймала спеціальна молекула РНК, яка передає цю інформацію з клітинного ядра до рибосом в цитоплазмі. Там рибосоми виконують функцію наказу для «білкової фабрики». Одночасно інша форма РНК передає окремі частинки білків, які потім в рибосомі поєднуються з їх довгим ланцюжком. Через це білки мають точно таку структуру, яку визначає генетична інформація.
Процес, проаналізований Ноллером, завжди відбувається після того, як новий елемент генетичної інформації прикріплюється до білкового ланцюга: РНК, які принесли його, переходить до наступного етапу в рибосомі. Друга РНК синхронно з цим процесом відповідає за транспорт генетичного інформації. У записах Ноллера видно, що всім цим важливим процесом керує циркуляція малої субодиниці рибосоми.
Механізм як в тріскачці чи в зубчатій передачі попереджає можливість розірвання синхронного ходу рибосом. Багато антибіотиків починають взамодіяти з бактеріями на цьому етапі, і запобігають або уповільнюють синхронний рух. «Чим краще ми розуміємо процес, тим більше в нас можливостей розробити індивідуальні антибіотики проти кожного конкретного патогена", - підсумовує Ноллер.
28.06.2013