poniedziałek, 5 stycznia 2015

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

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Zapraszamy do komentowania, każdą uwagą warto się podzielić

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...