Древние ферменты действуют как нанопоршни при расплетении нитей РНК

Молекулярные биологи разгадали одну из тайн процесса редупликации двухцепочечной РНК внутри клеток и в их нормальном и патологическом состоянии.

Это открытие может оказаться важным для лечения рака и вирусных инфекций у человека.

В исследовании, результаты которого были опубликованы на этой неделе в Nature, продемонстрировано, что белки со структурой DEAD, которые являются древними ферментами, обнаруженными во всех формах жизни, действуют подобно «нанопоршню», используемому при переработке вторсырья. Они используют химическую энергию для сжатия и вскрытия нитей РНК, тем самым, обеспечивая возможность построения новых структур.

„Если хотите, преобразование энергии топлива в механическую работу, производящую разделение нитей, является очень универсальным механизмом“, — поясняет соавтор Алан Лэмбовитц, завкафедры молекулярной биологии колледжа естественных наук имени Нэнси Ли и Перри Р. Басс Риджентс и директор института клеточной и молекулярной биологии Техасского университета в Остине.

Во всех клеточных организмах РНК (рибонуклеиновая кислота) играет основополагающую роль в передаче генетической информации при синтезе белков. Белки структуры DEAD являются крупнейшим семейством структур, известных под названием „РНК-геликазы“, которые расплетают нити РНК.

„Уже достаточно давно известо, что эти ферменты не действуют, как традиционные геликазы“, — уточняет Экхард Янковски, профессор биохимии в высшей медицинской школе Западного резервного университета Кейза. „В монографии на данный момент приводится важная информация, которая объясняет, как осуществляется реакция расплетения. Данное открытие знаменует собой важный шаг на пути к пониманию механики на молекулярном уровне, что очень важно для целого ряда аспектов биологии РНК“.

Лэмбовитц также отмечает, что основное понимание процесса пришло, когда Анна Маллам, ученый-исследователь, работающая после защиты докторской диссертации, выдвинула гипотезу, что белки структуры DEAD работают по модульному принципу. Один из участков белка связывается с молекулой АТФ, которая является источником энергии. Другой участок связывается с двухнитевой РНК.

„Как только второй участок присоединился к РНК“, — поясняет Маллам, — „а первый получил энергию от АТФ, „поршень“ опускается. У этого „поршня“ острые края, входящие между двумя нитями, кроме того он захватывает одну из нитей и отгибает ее в сторону“.

Лэмбовитц, Маллам и их коллеги обнаружили этот механизм в Mss116p, белке структуры DEAD в дрожжах. В то же время, механизм этот почти без сомнения универсален для всего семейства белков, а, следовательно, и для всех форм жизни.

„У каждого белка структуры DEAD, который нам известен, имеет одно и то же строение“, — заметил Лэмбовитц, — „и, вероятно, в них во всех используется один и тот же механизм“.

Лэмбовитц добавил, что белки Mss116p как нельзя лучше подходят в качестве универсального устройства для многократного моделирования, поскольку могут связываться с любой РНК.

03.09.2012