Istraživači iz Stowers instituta za medicinska istraživanja otkrili su novu funkciju ribosoma u ljudskim stanicama koja može pokazati ulogu čestica koje stvaraju proteine u uništavanju zdravih mRNA, poruka koje dekodiraju DNK u protein.
"Dugo vremena mnogi ljudi na ribosome gledaju kao na pasivnog igrača u stanici - molekularni stroj koji samo proizvodi proteine", kaže pomoćnik istraživača Stowersa Ariel Bazzini, dr. sc. "Sada postoji sve više dokaza da ribosomi reguliraju ekspresiju gena, uključujući i ljudske stanice."
Ovi nalazi, koji su nedavno objavljeni online u eLifeu, mogli bi dovesti do daljnjeg razumijevanja uloge mRNA i uzroka pogrešne regulacije gena u ljudskim bolestima.
U procesu translacije, ribosomi stvaraju proteine služeći kao mjesto za njihovu biološku sintezu. Konkretno, ribosom čita kodone - skupove od tri uzastopna nukleotida - u poruci mRNA kako bi odredio koje aminokiseline dodati rastućem proteinskom lancu. Kao dio ovog procesa, ribosomi također djeluju kao kontrola kvalitete, pokrećući uništavanje neispravno napravljene mRNA.
Sve veći broj dokaza pokazuje da ribosomi također igraju ulogu u utjecanju na stabilnost (život) pravilno obrađenih mRNA, djelujući na taj način kao ključni čimbenik u moduliranju stabilnosti mRNA, razine mRNA i proizvodnje proteina. To se pokazalo kod organizama kao što su kvasac, E. coli i zebra. U ovoj studiji, istraživači su pokazali da ribosomi utječu i na stabilnost mRNA u ljudskim staničnim linijama.
"Vidimo da je količina ekspresije gena kombinacija proizvodnje mRNA (transkripcije) i stabilnosti", kaže Bazzini. "Zamislite čašu vode. Da biste dobili predodžbu o tome koliko vode čaša drži u bilo kojem trenutku, važno je znati koliko vode na početku sipate u čašu, ali i koliko vode pijete. Isto istina je s mRNA. Možete izmjeriti koliko je mRNA ispravno napravljeno, ali ako ne znate koliko ih se razgrađuje, kako zapravo znate koliko ih ima?"
Ova otkrića otvaraju vrata dvama uzbudljivim istraživačkim putevima, kaže Bazzini. Prvi je bolje razumijevanje kako ribosomi pokreću uništavanje mRNA, čiji je molekularni mehanizam još uvijek nepoznat. Ribosomi možda nisu pasivni igrači za koje su istraživači dugo mislili da jesu.
"Slično ribosomima, molekule zvane tRNA, ili prijenosne RNA, također su temeljno uključene u sintezu proteina", kaže prvi autor izvješća i Stowersov predoktorski istraživač Qiushuang Wu."Mislimo da tRNA, koje prepoznaju kodone u mRNA i osiguravaju odgovarajuće aminokiseline ribosomima, mogu imati snažnu regulatornu ulogu u razvoju i ljudskim bolestima."
Druga istraživačka avenija ispituje kako ovaj novootkriveni regulatorni molekularni mehanizam može biti povezan s genima povezanim s ljudskim bolestima. Sekvenciranje ljudskih genoma pokazalo je da pojedinci ponekad imaju "tihu mutaciju", što je promjena u sekvenci DNK i kodonu koja ne mijenja sastav aminokiselina rezultirajućeg proteina, budući da su mnoge aminokiseline kodirane s više kodona. Međutim, tiha mutacija i dalje može imati učinak ako dovede do uništavanja ribosoma zdrave mRNA.
"Jedan od najosnovnijih koncepata biologije je kako su geni regulirani i kako ti propisi tjeraju stanice da postanu specijalizirane. Zanima nas kako funkcioniraju post-transkripcijski mehanizmi i, posebno, kako ribosomi pokreću mRNA uništavanje – kako pokreću ili angažiraju čimbenike za provedbu ovog procesa", kaže Bazzini."Razumijevanje kako prijevod utječe na ekspresiju mRNA na molekularnoj razini omogućuje nam da počnemo razmišljati o tome kako prijevod mRNA može oblikovati ekspresiju gena kod raka, starenja ili virusne infekcije."
Rad je financirao Stowers Institute for Medical Research.
