Рибосомы, белковые фабрики клетки, необходимы для всех живых организмов. Они связываются с мРНК и перемещаются вдоль молекулы-мессенджера, по ходу считывая генетический код. Используя эту информацию, они связывают аминокислоты для образования белков. Но функция рибосом выходит далеко за пределы чистого производства: они также являются важными сенсорами клеточного стресса и инициируют защитные реакции при возникновении проблем. Международная команда под руководством профессора Роланда Бекманна из Генетического центра LMU в Мюнхене определила ключевые механизмы, лежащие в основе запуска реакции на стресс. Исследователи опубликовали результаты работы в журнале Nature.
Синтез белка в клетках очень чувствителен к различным стрессовым факторам, включая дефицит аминокислот, повреждение мРНК и вирусные инфекции. Такие факторы нарушают считывание мРНК и могут приводить к остановке рибосом и их столкновению друг с другом. Это запускает так называемую риботоксическую стрессовую реакцию, которая активирует защитные программы, позволяющие либо устранить повреждение, либо инициировать гибель клетки.
Белок ZAK — киназа, то есть фермент, который активирует другие молекулы, перенося на них фосфатную группу, — играет ключевую роль в передаче сигнала о стрессе. Ученые не знали, как ZAK распознаёт столкнувшиеся рибосомы и запускает реакцию на стресс. С помощью биохимического анализа и криоэлектронной микроскопии исследовательская группа продемонстрировала, что столкновения рибосом на самом деле являются основным сигналом активации ZAK. Ученые показали, как ZAK присоединяется к рибосомам и какие структурные особенности столкнувшихся рибосом должен распознать ZAK, чтобы активироваться. Взаимодействие между ZAK и определёнными рибосомными белками приводит к димеризации особых участков ZAK, то есть к их соединению в пару. Это запускает сигнальный каскад.
«Более глубокое понимание этих механизмов важно по нескольким причинам, — говорит Бекманн. — Во-первых, ZAK участвует в самой ранней стадии клеточной реакции на стресс, поэтому выяснение механизмов его распознавания даёт представление о том, как клетки воспринимают нарушения с высокой временной точностью и как нижестоящие сигнальные пути и иммунный ответ взаимодействуют друг с другом. Кроме того, ZAK имеет терапевтическое значение, поскольку нарушение его активности связано с воспалительными заболеваниями и хроническим рибосомным стрессом».
Таким образом, результаты проливают свет на ключевой принцип биологии стресса у эукариот. Механизм трансляции служит платформой для наблюдения, с которой подаются глобальные сигналы о стрессе.
[Фото: ru.123rf.com]
