Исследователи открывают новую функцию рибосом в клетках человека

        

Исследователи из Института медицинских исследований Stowers обнаружили новую функцию рибосом в клетках человека, которая может показать роль протеинобразующей частицы в разрушении здоровых мРНК, сообщений, которые декодируют ДНК в белок.

В течение долгого времени многие люди рассматривали рибосомы как пассивного игрока в клетке – молекулярную машину, которая просто производит белки. Сейчас появляется все больше доказательств того, что рибосомы регулируют экспрессию генов, в том числе в клетках человека. "

Помощник следователя Ариэль Баззини, доктор философии

Эти результаты, которые были недавно опубликованы в Интернете в eLife могут привести к дальнейшему пониманию роли мРНК и причин неправильной регуляции генов при заболеваниях человека.

В процессе трансляции рибосомы образуют белки, служа местом их биологического синтеза. В частности, рибосома считывает кодоны – наборы из трех последовательных нуклеотидов – в сообщении мРНК, чтобы определить, какие аминокислоты добавить в растущую цепь белка. Как часть этого процесса, рибосомы также действуют как контроль качества, вызывая разрушение неправильно сделанной мРНК.

Растущее количество доказательств показывает, что рибосомы также играют роль в влиянии на стабильность (жизнь) правильно обработанных мРНК, тем самым выступая в качестве ключевого фактора в модуляции стабильности мРНК, уровня мРНК и продукции белка. Это было показано у таких организмов, как дрожжи, E. coli и рыбка данио. В этом исследовании ученые показали, что рибосомы также влияют на стабильность мРНК в клеточных линиях человека.

«Мы видим, что количество экспрессии генов представляет собой сочетание продукции мРНК (транскрипции) и стабильности», – говорит Баццини. «Подумайте о стакане воды. Чтобы получить представление о том, сколько воды держит стакан в любой конкретный момент времени, важно знать, сколько воды вы изначально наливаете в стакан, но также важно знать, сколько воды вы пьете. верно для мРНК. Вы можете измерить, сколько мРНК правильно сделано, но если вы не знаете, сколько из них разрушается, как вы на самом деле знаете, сколько их? »

Эти открытия открывают двери для двух захватывающих направлений исследований, говорит Баццини. Первый – лучшее понимание того, как рибосомы запускают разрушение мРНК, молекулярный механизм которого до сих пор неизвестен. Рибосомы, возможно, не являются пассивными игроками, о которых исследователи долго думали.

«Подобно рибосомам, молекулы, называемые тРНК, или переносимые РНК, также в основном участвуют в синтезе белка», – говорит первый автор доклада и исследователь-исследователь Stowers Qiushuang Wu. «Мы считаем, что тРНК, которые распознают кодоны в мРНК и обеспечивают соответствующие аминокислоты для рибосом, могут играть важную регуляторную роль в развитии и при заболеваниях человека».

Второе направление исследований заключается в том, как этот недавно открытый регуляторный молекулярный механизм может быть связан с генами, связанными с болезнями человека. Секвенирование геномов человека показало, что у людей иногда наблюдается «молчащая мутация», которая представляет собой изменение последовательности ДНК и кодона, который не меняет аминокислотный состав полученного белка, поскольку многие аминокислоты кодируются несколькими кодонами. Однако молчащая мутация все еще может иметь эффект, если она приводит к разрушению рибосомами здоровой мРНК.

«Одним из самых основных понятий биологии является то, как гены регулируются и как эти правила заставляют клетки становиться специализированными. Мы заинтересованы в изучении того, как работают механизмы после транскрипции и, в частности, как рибосомы вызывают разрушение мРНК – как они запускают или привлекают факторы для осуществления этого процесса », – говорит Баццини. «Понимание того, как трансляция влияет на экспрессию мРНК на молекулярном уровне, позволяет нам задуматься о том, как трансляция мРНК может формировать экспрессию генов при раке, старении или вирусной инфекции».

Другие участники из Института Стоуерс включают Сантьяго Херардо Медину, Гопала Кушаву, доктора философии, Мишель Линн Девор, Люсиана А. Кастелано, Жаклин М. Хэнд, доктора философии и Мэтью Райт.

Работа финансировалась Институтом медицинских исследований Stowers.

Краткое изложение результатов

Рибосомы хорошо известны тем, что они являются местом производства белка в клетках, где они декодируют ДНК в белок в процессе, называемом трансляцией. Недавние исследования помощника исследователя Ариэля Баззини, доктора философии, и его лаборатории в Институте медицинских исследований Stowers показывают, что рибосомы играют еще одну важную роль, включая регуляцию экспрессии генов в клетках человека. Исследование было недавно опубликовано в Интернете в журнале eLife .

В ходе исследования ученые показали, что в клеточных линиях человека рибосомы играют активную роль в регуляции мРНК – сообщений, которые рибосомы читают для образования белков. В дополнение к мРНК, кодирующим инструкции по производству белка, в исследовании приводятся доказательства наличия еще одного слоя информации в сообщениях, который может влиять на уровни и стабильность мРНК, а также на выработку белка зависимым от трансляции образом. Понимание регуляторной функции рибосом в модулировании экспрессии генов в клетках человека может дать представление о причинах неправильной регуляции генов, которые иногда могут привести к заболеваниям человека.

Источник:

Институт медицинских исследований Stowers

Журнал:

Bazzini, A. и др. . (2019) Трансляция влияет на стабильность мРНК кодон-зависимым образом в клетках человека. eLife . doi.org/10.7554/eLife.45396.

      

Source link