Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова под руководством Сергея Дмитриева прояснили, как рибосома в живой клетке решает, с какого места начать синтез белка. Механизм, описанный исследователями, получил название слайдинг. Статья опубликована в журнале Nucleic Acids Research.
Для того, чтобы синтезировать нужный белок, генетическую информацию нужно перевести из последовательности нуклеотидов на язык аминокислот. В этой стадии, называемой трансляцией, основную роль играет матричная РНК — «временный носитель», на котором находится копия одного конкретного гена. Специальная молекулярная машина — рибосома — движется по матричной РНК и считывает тройки нуклеотидов, каждая из которых кодирует ту или иную аминокислоту. Вопрос в том, как рибосома определяет, с какого места ей необходимо начинать считывание, ведь если первая тройка нуклеотидов будет выбрана неверно, рибосома начнет синтезировать неправильный белок, который окажется бесполезным или даже токсичным для клетки.
Тогда включается механизм, называемый рибосомным сканированием: сначала малая субчастица рибосомы, нагруженная специальными белками, связывается с концом матричной РНК, затем рибосома начинает перемещаться по мРНК, «просматривая», как на конвейере, один за другим все встречающиеся ей тройки нуклеотидов. Как правило, в качестве точки старта используется тройка нуклеотидов «аденин-урацил-гуанин» (AUG). Когда рибосома находит его, она останавливается и начинает синтез белка. И если ранее считалось, что это и есть основная точка для начала считывания, то сейчас российские ученые доказали, что это не всегда так.
Они выяснили, что когда малая субчастица встречает тройку нуклеотидов AUG, она может начать сборку белковой молекулы, а может и не начать. И зависит это от того, какой набор белков-помощников будет в ее распоряжении (так называемые факторы инициации трансляции, eIF). Они имеют номера: так, у эукариот один из самых важных факторов — второй, или eIF2. Он вместе с транспортной РНК привозит первый «кирпичик» белка — аминокислоту метионин. В конце к малой субчастице рибосомы должна присоединиться еще и большая. Когда все компоненты есть в клетке в нужных количествах, происходит гидролиз (разложение) молекулы гуанозинтрифосфата (ГТФ), что и служит сигналом к началу трансляции. Молекула ГТФ связана с фактором трансляции eIF2, но сам eIF2 гидролизовать ГТФ не может — для этого ему нужен еще один белок-помощник, eIF5. Наличие eIF5 в необходимой концентрации как раз и определяет, гидролизуется ли ГТФ.
Оказалось, что если гидролиза не произойдет, то малая субчастица проигнорирует стартовый кодон AUG и проскользнет дальше, как ни в чем не бывало. Ученые назвали этот процесс слайдингом (от англ. sliding – «соскальзывание»). Открытие слайдинга опровергает устоявшееся мнение о том, что процесс выбора точки начала трансляции заканчивается на моменте распознавания точки старта синтеза. Решающим событием является не узнавание AUG, а гидролиз ГТФ.
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
