Група дослідників одержала зображення рибосоми
Планета науки

Група дослідників одержала зображення рибосоми

16.07.2010 11:42

Горизонтальний зріз тунелю рибосоми

Група дослідників з Росії і Німеччини за допомогою методу кріоелектронної мікроскопії одержала зображення рибосоми, клітинного «заводу» для синтезу білка, прямо в процесі його роботи – учені прослідкували траєкторію рухів молекул РНК усередині рибосоми. Результати їх роботи викладені у статті, опублікованій в журналі Nature.

Синтез білка – це дуже складний процес, який відбувається на рибосоме, особливому органоїді клітки. Інформація про структуру білка «записується» на спеціальній матричній РНК (мРНК). рибосома «прочитує» цю інформацію і за допомогою транспортних РНК (тРНК) вибудовує поліпептидний ланцюжок, майбутню молекулу білка.

«Механізм біосинтезу білка є предметом пильної уваги учених більше 50 років, проте багато аспектів дотепер залишаються невиясненими. Одне з найбільш інтригуючих питань – як саме відбувається транслокація, синхронне переміщення молекули мРНК і двох молекул тРНК в рибосоме. У клітці транслокація повинна відбуватися з високою точністю, оскільки навіть одиничний збій приведе до синтезу нефункціонального поліпептиду, а множинні порушення можуть спричинити загибель клітки», – сказав співавтор дослідження Андрій Коневега, співробітник Петербурзького інституту ядерної фізики імені Б. П. Константінова і Інституту біофізичної хімії суспільства Макса Планка.

Коневега і його колеги спостерігали за процесом транслокації в рибосоме кишкової палички (Escherichia coli) за допомогою методу кріоелектронної мікроскопії, при якому зразки досліджуються під електронним мікроскопом при дуже низьких температурах, біля мінус 200 градусів Цельсія. Як пояснив учений, методи рентгенівської кристалографії і кріомікроскопії, що застосовувалися дотепер, дозволяли охарактеризувати лише початкове і кінцеве положення тРНК, тому прослідкувати всю траєкторію її швидкого пересування не вдавалося.

«Детально описати пересування тРНК в рибосоме вдалося, скомбінувавши новітні розробки декількох лабораторій: використовуючи особливим чином приготовані рибосомниє комплекси, ми уповільнили реакцію транслокації і запустили її у зворотному напрямі, що дозволило одержати зразки для мікроскопії на різних стадіях реакції», – сказав Коневега.

Учені отримали понад 50 послідовних зображень рибосоми в процесі транслокації, за якими вони відтворили її тривимірну модель. Таким чином дослідникам вдалося детально описати швидкий і точний процес переміщення РНК і рибосоми, а також показати, що використаний ними метод дає унікальні можливості для дослідження механізмів роботи клітки на макромолекулярному рівні.

«Епохальна робота Нільса Фішера і його колег відкрила нам важливі і інтригуючі аспекти взаємодії між формами рибосоми, що швидко змінюються, і її функцією, керованою чинником елонгациі», – уклав Монс Эренберг з Уппсальського університету (Швеція), що коментував роботу учених для журналу.

За словами Коневеги, вивчення механізму транслокації при синтезі білка – це не тільки фундаментальне наукове завдання: детальне уявлення про те, як відбувається цей процес, зокрема, допоможе удосконалити ті, що існують і розробити нові класи антибіотиків.