Przejdź do głównej zawartości

Białko budowane bez mRNA - można i tak

Według „książkowej” reguły, do złożenia sekwencji białka potrzebny jest plan dostarczany przez materiał genetyczny. Aminokwasy dołączane są w kolejności zapisanej w mRNA, transkrybowanym z DNA. Jednak w świecie przyrody prawie od każdej reguły można znaleźć drobne odstępstwo. Naukowcy z University of Utah wykazali, że jedno białko może dodać aminokwasy do innego białka, nie posiadając planu w postaci mRNA. W dodatku synteza łańcucha aminokwasowego zachodzi przy użyciu niekompletnego rybosomu.




Rybosomy to enzymy złożone z białka i rRNA. Są elementem maszynerii translacyjnej, składającej proteiny z aminokwasów według kolejności zapisanej w mRNA. W przypadku błędu w czasie translacji, proces jest zatrzymywany a do głosu dochodzi mechanizm kontroli jakości RQC. Aby posprzątać bałagan, maszyna translacyjna złożona z podjednostek rybosomów i mRNA jest rozmontowywana a powstające białko kierowane jest do recyklingu. 

Opisywane badanie skupia się na elementach „kontroli jakości” (RQC – ribosome quality control complex), białkach Rqc2p i Ltn1p. Jak wykazano, dołączają się one do częściowo rozmontowanego kompleksu translacyjnego. Rqc2p dołącza się do dwóch miejsc wiązania tRNA na podjednostce rybosomu 60S, z czego miejsce A po odłączeniu się mRNA i czynników elongacyjnych powinno być niestabilne. Jednak mimo odłączenia mRNA i małej podjednostki rybosomu, duża podjednostka rybosomu 60S zaczyna dodawać do wciąż podłączonego do niej łańcucha białka aminokwasy alaninę i treoninę w losowej kolejności. 

Po przyłączeniu sekwencji (zwanej też „CAT tail” - carboxy-terminal Ala and Thr extensions) białko kierowane jest do recyklingu. Sekwencja CAT odpowiada za aktywację kaskady odpowiedzi szoku cieplnego, choć dokładny mechanizm tej aktywacji nie jest poznany. Proponowany schemat procesu został przedstawiony poniżej:


Rys. 1. Proponowany schematyczny model opisanego mechanizmu. Rybosom 80S zatrzymuje się podczas translacji. Następuje odłączenie podjednostki 40S od 80S. Ltn1p i Rqc2p dołączją się do do pozostałości kompleksu translacyjnego, tworząc kompleks peptydylo-tRNA-60S. 
Rqc2p wiąże się do odsłoniętego miejsca P tRNA i przeprowadza elongację łańcucha peptydowego tworząc CAT. Dokonuje tego rekrutując tRNA Ala(IGC) i TRNAThr(IGU) do miejsca A. Ltn1p wiążący Rqc2p, 60S i SRL (sarcin-ricin loop) oplata 60S i przeprowadza ubikwytynację białka. Cdc48p wraz z adpterami kierują ubikwitynowane białko do degradacji w proteosomie. 
Elongacja przeprowadzana przez Rqc2p i 60S jest niezależna od mRNA i podjednostki 40S. Ogon CAT z alaniny i treoniny jest związany z signalingiem do Hsf1p (czynnika szoku cieplnego 1) (Frost i inni, 2015)



Według badaczy jest to nowy mechanizm postranslacyjny. Dodatkowa sekwencja aminokwasowa może kierować białko do degradacji lub służyć do sprawdzenia, czy rybosom działa prawidłowo. Dlatego odkrycie może być istotne w badaniach chorób neurodegeneracyjnych, ponieważ te dwa procesy są najprawdopodobniej zaburzone w przypadku choroby Alzheimera,  stwardnienia zanikowego bocznego czy chorobie Huntingtona. 

Rys. 2. Rekonstrukcja kompleksu peptydylo-tRNA-60S wraz z związanymi elementami RCQ (Rqcp2p i Ltn1p) na podstawie danych z mrożeniowej mikroskopii elektronowej (Frost i inni, 2015). 

W badaniu wykorzystano mrożeniową mikroskopię elektronową do obserwacji kompleksu RQC w działaniu. Na tej podstawie sformułowano hipotezę o Rqc2p uczestniczącym w dodawaniu losowej sekwencji aminokwasowej. Hipoteza została zweryfikowana przy użyciu nowej metody sekwencjonowania. Wykazano, że kompleks Rqc2/rybosom 60S może wiązać też tRNA, przenośnik aminokwasów. Wykryte tRNA przenosiły jedynie alaninę lub treoninę. Następnie udało się odkryć dołączone do łańcucha białkowego sekwencje alaniny i treoniny, co było rozstrzygającym argumentem.

Teraz zadaniem badaczy będzie określenie gdzie i kiedy ten proces może zachodzić, oraz co się się stanie, gdy zawiedzie. 


Opracowanie: Seweryn Frasiński

Źródła:
healthsciences.utah.edu
Rqc2p and 60S ribosomal subunits mediate mRNA-independent elongation of nascent chains. Science, Jan. 2, 2015 DOI: 10.1126/science.1259724
Protein folding in the cytoplasm and the heat shock response. Cold Spring Harb. Perspect. Biol., Feb. 2, 2010, DOI: 10.1101/cshperspect.a004390

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Spermatogeneza + Schemat przebiegu spermatogenezy

Spermatogeneza Definicja procesu Spermatogeneza jest procesem przebiegającym w gonadach osobnika męskiego. Ma on na celu wytworzenie męskich komórek rozrodczych – plemników . Przebieg spermatogenezy ryc. 1. Schemat przebiegu spermatogenezy Podstawą do rozpoczęcia spermatogenezy są pierwotne komórki płciowe zwane też  komórkami prapłciowymi (gonocyty) .  Zawartość materiału genetycznego w tych komórkach to 2n. W stadium płodowym komórki te dzielą się mitotycznie, zwiększając swoją liczbę. Część degeneruje, cześć przechodzi do spoczynku (stadium prespermatogonialne). Ok. 3 miesiąca życia z komórek prapłciowych tworzą się spermatogonia , z których powstają natomiast  spermatocyty I rzędu  – największe komórki ( 3-4 rok życia ). Te ostatnie to komórki z ilością materiału genetycznego 2n, powstałe również w wyniku podziałów mitotycznych. Wydarzenia te są etapem nazywanym  spermatogoniogenezą . Po niej następuje kolejny,  spermatocytogeneza . Rozpoczyna się

Rozmnażanie storczyków - keiki

Storczyki wytwarzają nasiona, jednak ich wysiew i otrzymywanie dorosłej rośliny jest czasochłonne i nie zawsze skuteczne. 

Bluszcz - roślina w kulturze, sztuce, religii

Bluszcz pospolity ( Hedera helix L . ) jest gatunkiem zwanym wiecznie zielonym pnączem. Hedera helix L. należy do rodziny araliowatych ( Araliaceae ) i jest jedynym jej przedstawicielem w polskiej florze. Stanowi on również jedyne polskie pnącze o liściach zimotrwałych. Siedliska posiada on w lasach całej Polski. Podlega on jednak ochronie prawnej, mimo że jest gatunkiem inwazyjnym. Występuje on w całej Europie i Azji Mniejszej.

Aparaty szparkowe

Aparat szparkowy to niezwykle ważny element funkcjonalny rośliny. 

Ajoloty, czyli „węże z łapkami”

Co wyjdzie ze skrzyżowania węża, kreta i dżdżownicy? Komisja etyczna ds. nauki tym się nie zainteresuje, bo coś takiego już istnieje w naturze. W Meksyku żyją 4 endemiczne gatunki gadów z rodziny Bipedidae, przypominające węże z krecimi łapkami.