С помощью электронной микроскопии ученым удалось создать 3D-модель части человеческой клетки — рибосомы, диаметр которой не превышает 30 нанометров. Кредит: Ева Куммер
Клетки человека содержат рибосомы — сложный механизм, производящий белки для остального организма. Теперь исследователи приблизились к пониманию того, как работает рибосома.
«Удивительно, что мы можем визуализировать атомные детали рибосомы. Потому что они крошечные – около 20-30 нанометров».
Так говорит доцент Ева Куммер из Центра исследований белка Фонда Ново Нордиск, которая отвечает за новое исследование, опубликованное в Природные коммуникации.
И не волнуйтесь, если вы не знаете, сколько стоит нанометр. Это около одной миллиардной метра.
Рибосома
Рибосома – часть клетки человека, состоящая из рибосомальных РНК и рибосомальные белки.
Рибосома подобна фабрике, которая производит белки, следуя набору инструкций, заложенных в генах.
Рибосомы обнаруживаются плавающими в цитозоле клетки, клеточных органеллах, таких как митохондрии или протоплазма бактерий.
С помощью электронной микроскопии Еве Куммер и ее коллегам Гианг Нгуен и Кристине Риттер удалось создать 3D-модель части человеческой клетки — рибосомы, диаметр которой не превышает 30 нанометров.
Точнее, они сделали снимки того, как создается рибосома.
«Важно понять, как устроена рибосома и как она работает, поскольку это единственная клеточная частица, производящая белки у человека и всех других живых организмов. А без белков жизнь прекратила бы свое существование», — говорит Ева Куммер.
Белки являются основными строительными блоками человеческого организма. Ваше сердце, легкие, мозг и, по сути, все ваше тело состоят из белков, вырабатываемых рибосомой.
«Снаружи человеческое тело выглядит довольно простым, но если учесть тот факт, что каждая часть тела состоит из миллионов молекул, которые чрезвычайно сложны, и что все они знают, что делать, — это просто захватывает дух», — говорит Ева Куммер.
Сложный процесс сборки рибосомы. Кредит: Ева Куммер
Складывание, сборка и перенос в нужное место
Прежде чем рибосомы смогут начать производить белки, их сначала необходимо собрать из более чем 80 различных компонентов.
Ева Куммер и ее коллеги получили 3D-модели трех разных стадий сборки рибосом.
«Это сложная частица, состоящая из множества различных частей – множества белков и компонентов РНК – которую необходимо сложить, собрать и переместить в нужное место. Это не все происходит одновременно. Сборка рибосом — это постепенный процесс, включающий несколько стадий», — объясняет она.
Из трех этапов наиболее интересной, по мнению Евы Куммер, является 3D-модель, описывающая самый ранний момент сборки, поскольку ранее никто не мог ее описать.
«На этом этапе мы можем сказать, например, что специфический белок под названием GTPBP10 стремится взаимодействовать с так называемым компонентом РНК, который образует длинную спираль», — говорит Ева Куммер и добавляет:
«Фактически, в нижней части этой спирали находится каталитический центр рибосомы, где производятся белки. Вот почему так важно, чтобы спираль была сложена и размещена правильно. »
Для этого GTPBP10 захватывает спираль и помещает ее в правильное положение для синтеза белка.
Это лишь один из многих этапов сборки рибосом, на которые пролило свет новое исследование – открытие, которое может проложить путь к большему познанию различных заболеваний.
«Ошибки в сборке рибосом серьезно снижают способность наших клеток вырабатывать белки. Это, например, белки, которые преобразуют энергию пищи, которую мы едим, в энергетические монеты, которые организм может использовать для запуска всех видов клеточных процессов. Теперь, если митохондриальная рибосома не работает, наш организм больше не может производить достаточное количество энергетических монет, и это приводит к таким заболеваниям, как нейродегенеративные расстройства и заболевания сердца. И во время старения производство этих энергетических монет также работает все менее эффективно», — говорит Ева Куммер и добавляет:
«Первый шаг — понять, как все работает. Только тогда вы сможете попытаться их изменить».
Вы можете прочитать «Структурное понимание роли GTPBP10 в созревании РНК миторибосомы» в Природные коммуникации.
Ссылка: «Структурное понимание роли GTPBP10 в созревании РНК миторибосомы», Ту Гианг Нгуен, Кристина Риттер и Ева Куммер, 2 декабря 2023 г., Природные коммуникации.
DOI: 10.1038/s41467-023-43599-z