Як у нашому організмі діють фабрики білків?

Один з найважливіших процесів у житті – передача генетичної інформації в білках. Це основне завдання всередині клітини виконують маленькі молекулярні "машини" – рибосомиРозуміння 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

До теми