В рамках международного сотрудничества исследователей из Финляндии, Швеции, Великобритании и США были обнаружены рибосомы, транслирующие информационную РНК, экспрессируемую из наследуемого по материнской линии митохондриального генома. Используя последние достижения в криоэлектронной микроскопии, группа открыла новый механизм, который митохондриальные рибосомы используют для синтеза и доставки вновь образованных белков, чтобы предотвратить преждевременную неправильную укладку. Нарушения сворачивания белков могут привести к разрушительным заболеваниям человека.

Есть известная поговорка: «Все дело в генах». Как показывает современная археология, ДНК, кодирующая гены, может быть найдена среди останков наших предков и любого организма, большого и маленького, который когда-то бродил по Земле. Одного генетического плана недостаточно; жизнь требует точного выражения и перевода наших геномов. Фундаментальные исследования в области молекулярной биологии очень подробно раскрыли механизмы, с помощью которых действуют эти фундаментальные процессы. Одним из этих новаторских открытий было открытие лауреатов Нобелевской премии Франсуа Жакоба и Жака Моно, которые установили парадигму, которую мы теперь знаем как экспрессию клеточных генов, при которой информация в нашем геноме транскрибируется, считывается и преобразуется в функциональные белки. С тех пор исследователи, молодые и старые, подробно описывают эти невероятные процессы, чтобы раскрыть сложность биологии.

В недавнем исследовании, опубликованном в Science международное сотрудничество исследователей с участием исследователей из Хельсинкского университета доктора Брендана Баттерсби и доктора Уве Рихтера основывалось на этой традиции, раскрывая специальный механизм перевода митохондриальный геном в белки.

Внутри клеток, из которых состоят ткани и органы нашего тела, митохондрии разделяют расщепление питательных веществ кислородом на преобразование клеточной энергии. В результате он известен как электростанция клетки. Эта функция зависит от точного выражения наследуемого по материнской линии митохондриального генома. Нарушения процесса лежат в основе большой группы заболеваний человека, которые могут поразить в любом возрасте, различаются пораженной тканью и степенью тяжести. Несмотря на важность, молекулярные механизмы этих процессов остаются неясными. Однако прорыв в области биологической визуализации, достигнутый с помощью криоэлектронной микроскопии, теперь предоставляет исследователям инструменты для исследования функций отдельных белков с беспрецедентным разрешением и детализацией

.

Объединив усилия с доктором Алексеем Амунтом из Стокгольмского университета и Каролинского института и профессором Антони Барриентосом из Медицинской школы Университета Майами Миллера, группа использовала свои коллективные ноу-хау для захвата митохондриальной рибосомы, транслирующей информационную РНК (мРНК) в белок. В структуре обнаружен уникальный механизм блокировки, предотвращающий преждевременную неправильную укладку вновь образованных белков. Чтобы белки функционировали в наших клетках, необходимы скоординированные процессы сворачивания для получения правильной трехмерной формы. Нарушения сворачивания белков могут иметь серьезные биологические последствия для всех организмов, а у человека приводить к разрушительным заболеваниям.

«Получение прямого представления о биологическом процессе, который мы исследовали в течение нескольких лет с помощью биохимических и генетических инструментов, – это просто потрясающе!» говорит Уве Рихтер, общий первый автор и главный исследователь Хельсинкского и Ньюкаслского университетов

«Это исследование подчеркивает мощь и великолепие международного сотрудничества в области фундаментальной науки, осуществляемой снизу вверх», – говорит директор по исследованиям Брендан Баттерсби, который является одним из авторов-корреспондентов. "Среди научных финансирующих агентств наблюдается тревожная тенденция направлять исследования сверху к целеустремленным задачам, преследуемым крупными консорциумами, и в процессе лишать исследовательских средств отдельных исследователей, которые являются краеугольным камнем научных открытий. Лучшие ученые всегда будут ищут друг друга, чтобы следовать творчеству своих идей, что, как показывает послужной список, несомненно, приводит к настоящим инновациям в конечном итоге »

«Понимание мелких деталей этих клеточных механизмов имеет важное значение для болезней человека, но также и для побочных эффектов обычно назначаемых антибиотиков. Экспрессия митохондриальных генов во многом пересекается с экспрессией бактерий, и в результате многие антибиотики используются для лечения бактериальных заболеваний. инфекции также могут разрушить наши клеточные электростанции, что является причиной побочных эффектов этих лекарств. Устранение этих рибосомных структур является неотъемлемой частью разработки эффективных и безопасных новых антибиотиков в будущем. В конце концов, это подчеркивает важность фундаментальных восходящих исследований и как он продолжает стимулировать инновации, и мы не можем позволить себе его потерять », – подчеркивает доктор Баттерсби.