В клетках обнаружен кластер железо-сера, необходимый для правильной сборки рибосом

Учёные из Университета Кайзерслаутерна-Ландау выяснили, что один кластер железо-сера напрямую влияет на то, насколько эффективно работают рибосомы — своего рода «фабрики белков» в наших клетках. Это открытие значительно расширяет наше понимание роли ионов металлов в производстве белков и опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Роль ионов металлов в жизни

Ионы металлов, такие как ионы железа, играют центральную роль в так называемых кластерах железо-сера в белках. Эти молекулы участвуют в различных важных биологических процессах, включая метаболические пути, такие как митохондриальная дыхательная цепь и цикл лимонной кислоты.

Исследование белка Mak16

Доктор Д. Д. Нетц из химического факультета Университета Кайзерслаутерна-Ландау и докторант Надин Дюппе изучили белок Mak16, который играет ключевую роль в производстве рибосом. Они обнаружили, что Mak16 стабилен и работает корректно только в том случае, если содержит кластер железо-сера [4Fe-4S].

Структура кластера [4Fe-4S]

Кластер [4Fe-4S] имеет структуру, в которой четыре иона железа и четыре иона серы расположены в кубической решётке. Если этот кластер отсутствует, то производство рибосом нарушается, и клетка больше не может производить новые белки.

Демонстрация металлической природы кластера

Под руководством профессора Антонио Пьеррика с помощью спектроскопии электронного спинового резонанса (ЭПР) и анализа Мёссбауэра было продемонстрировано, что Mak16 содержит кластер [4Fe-4S], который существует в двух стабильных состояниях.

Влияние окислительного стресса

Исследователи обнаружили, что кластер [4Fe-4S] очень чувствителен к окислительному стрессу. Если кластер разрушается в результате стресса, производство рибосом прекращается. Таким образом, кластер действует не только как важный строительный блок, но и как датчик, который сигнализирует клетке, когда следует снизить производство белков.

Значение открытия

Кластеры железо-сера контролируют центральные клеточные процессы, такие как метаболизм, синтез и репарация ДНК, передача сигналов и ферментативные функции, а также помогают клеткам реагировать на стресс. Это открытие даёт нам новое понимание механизмов производства белков, расширяет наше понимание клеточной биологии и объясняет, как нарушения в этих процессах могут привести к проблемам в производстве белков или клеточных ответах на стресс.

Источник