Новые методы визуализации показывают, что кластеры рибосом специализируются на производстве белков

от

Когда мы думаем о плане жизни, мы обычно сосредотачиваемся на ДНК — генетическом коде, хранящемся в каждой клетке нашего тела. Но ДНК — это только часть истории. Чтобы эти инструкции имели значение, их нужно прочитать и превратить в белки — молекулы, которые обеспечивают жизнедеятельность.

Здесь на сцену выходят рибосомы. В средней клетке вашего тела содержатся миллионы рибосом, и они необходимы для жизни.

Рибосомы — это молекулярные машины, которые считывают генетический код и производят белки: от ферментов, обеспечивающих метаболизм, до антител, борющихся с инфекциями.

Мария Барна, доктор философии, доцент кафедры генетики, посвятила свою карьеру изучению того, как работают рибосомы, как они специализируются на производстве различных белков и как они могут управлять функционированием клеток, контролируя, когда и где производятся белки.

Недавно Барна опубликовала статью в журнале Science, в которой подробно описаны два новых подхода к картированию местоположения и поведения рибосом — с разрешением, ранее недостижимым для одной рибосомы.

Изменения в работе рибосом могут иметь серьёзные последствия для здоровья человека.

Раньше рибосомы считались пассивными машинами: подай им нить генетического материала, и они соберут соответствующий белок.

«Я первая признаю, что долгое время думала, что рибосомы не будут интересны для контроля ключевых аспектов биологии клеток и тканей», — говорит Барна.

Однако работа Барны и других исследователей, начатая в начале 2000-х годов, показала, что изменения в генах рибосом приводят к необычным дефектам развития и заболеваниям. Открытия Барны помогли продвинуть эту область вперёд, показав, что рибосомы могут быть избирательными и даже стратегическими в выборе белков, которые они производят.

«Раньше мы думали, что существует только один вид рибосом, — сказала она. — Теперь кажется, что их могут быть миллионы вариаций, каждая из которых выполняет разные функции в разных клетках, и множество слоёв регуляции, которые позволяют рибосомам играть активную роль в регуляции клеток».

Рибосомы настолько малы и так многочисленны в клетках, что точно определить закономерности их скопления было сложно с помощью стандартной микроскопии. Команда Барны разработала два передовых метода для изучения рибосом на беспрецедентном уровне детализации.

Используя эти методы вместе, Барна и её коллеги обнаружили, что рибосомы с уникальным составом образуют специализированные кластеры для производства белков там, где они необходимы. Например, белки, необходимые для производства энергии митохондриями — энергетическими станциями клетки, — производятся кластерами рибосом, расположенными очень близко к митохондриям.

«Это действительно приводит к совершенно новому взгляду на то, где и как производятся белки», — сказала Барна.

Они также впервые показали, как рибосомы расположены в нейронах — исследование, которое в конечном итоге может стать ключом к пониманию того, что происходит с рибосомами при нейродегенеративных заболеваниях.

До сих пор учёные имели лишь приблизительное представление об активности рибосом — как если бы пытались составить карту леса, стоя посреди него. Эти новые методы подобны запуску спутников с высоким разрешением, позволяя исследователям увидеть ландшафт производства белков в клетках с поразительной ясностью.

Начальные данные, собранные с помощью RiboExM и ALIBi, подтверждают растущие доказательства того, что рибосомы не все одинаковы — их состав может варьироваться между типами клеток и даже внутри одной клетки, влияя на то, какие белки производятся, когда и где.

Картирование рибосом на таком тонком уровне может изменить наше понимание и лечение многих заболеваний. Определив, где и как рибосомы работают — и дают сбой, исследователи могут начать разработку методов лечения, нацеленных на подмножества рибосом, не нарушая производство белков по всему телу.

Лаборатория Барны планирует и дальше совершенствовать свои инструменты для более детального изучения активности рибосом и в более разнообразных типах клеток. Они надеются исследовать, как состав рибосом и кластеры изменяются в ответ на различные заболевания и условия окружающей среды. Барна также надеется понять, как состав и активность рибосом изменяются с возрастом — временем, когда производство белков становится более подверженным ошибкам и менее эффективным.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте