Исследование дает новое представление о динамике удлинения эукариотических клеток.

Жизнь зависит от точного функционирования многих белков, которые синтезируются в клетках рибосомами. Эта разнообразная группа белков, известная как протеомы, поддерживается сильным трансляционным удлинением аминокислотных последовательностей, происходящим в рибосомах. механизмы трансляции, обеспечивающие формирование зарождающихся цепей полипептидов; Длинные цепочки аминокислот — вытянутые без разрыва сохраняются во всех живых организмах. Однако скорости удлинения не являются постоянными. Элонгация часто прерывается взаимодействиями между положительно заряженными растущими полипептидами и отрицательно заряженными рибосомными РНК.

Исследования обнаружили его у прокариот кишечная палочка клеток образующиеся пептидные цепи не только нарушают процесс элонгации, но и дестабилизируют сами рибосомы. Этот тип преждевременной остановки трансляции называется внутренней нестабильностью рибосом (IRD). Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что IRD в первую очередь вызывается N-концевыми зарождающимися пептидами, богатыми последовательностями аспарагиновой и глутаминовой кислот. Поскольку механизмы трансляции были законсервированы, исследователи начали задаваться вопросом, можно ли наблюдать подобное явление в клетках эукариотических организмов, таких как растения, грибы и животные.

Недавно группе исследователей из Японии под руководством профессора Хидэки Тагучи из Токийского технологического института (Tokyo Tech) удалось дать некоторые ответы на этот вопрос. В своем недавнем исследовании, опубликованном в Связь с природой, команда использовала почкующиеся дрожжевые клетки и реконфигурированную бесклеточную систему трансляции для исследования феномена IRD у эукариот. «Предыдущие исследования изучали влияние аспарагиновой кислоты и последовательности глутаминовой кислоты на бактериальную рибосомную трансляцию. Однако мало что имеет отношение к эукариотическим клеткам. Поэтому мы выбрали эукариотический организм, такой как дрожжи, для изучения ранней терминации трансляции и того, существуют ли любые существующие механизмы для противодействия ИРД», — объясняет профессор Тагучи, один из авторов исследования.

Команда обнаружила, что, подобно бактериям, зарождающиеся пептидные цепи, обогащенные либо аспарагиновой (D), либо глутаминовой кислотой (E) на своих N-концевых участках, прервали трансляцию в дрожжевых клетках с помощью IRD. Они также обнаружили, что накопление пептидил-тРНК ингибирует рост клеток у дрожжей, у которых отсутствует пептидил-тРНК-гидролаза, важный клеточный фермент.

Пептидил-тРНК, продуцируемые IRD, расщепляются пептидил-тРНК гидролазой, которая рециркулирует пептидил-тРНК из рибосомального комплекса. Накопление этих прерванных пептидных РНК токсично, потому что дрожжи, в которых отсутствует фермент, не могут расти, когда последовательности, склонные к IRD, сверхэкспрессированы».

Профессор Хидэки Тагучи, Токийский технологический институт

Тем не менее, биоинформатический анализ команды выявил уникальный способ, которым дрожжевые клетки снижают риск развития IRD. Они обнаружили, что белки имеют смещенное распределение аминокислот, в котором элонгация трансляции приводит к неблагоприятной аминокислотной последовательности с включением D/E в их N-концевой области.

Это исследование дает новое представление о динамике удлинения эукариотических клеток и механизмах преодоления, которые существуют для уменьшения трансляционных дефектов во время синтеза белка. Профессор Тагучи заключает: «Понимание факторов, влияющих на общее использование аминокислот в белках, может помочь нам улучшить экспрессию рекомбинантных белков. Это необходимо для производства полезных белков, которые могут иметь клиническое и промышленное применение».