Рибосомы, выполняющие в клетке роль белковых фабрик, жизненно важны для всех живых организмов. Они взаимодействуют с мРНК и движутся вдоль молекулы-мессенджера, последовательно считывая генетическую информацию. На основе полученных данных рибосомы соединяют аминокислоты, формируя белки. Однако роль рибосом не ограничивается исключительно синтезом: они также выступают в качестве значимых сенсоров клеточного стресса и запускают защитные механизмы при возникновении неблагоприятных факторов. Международная группа ученых во главе с профессором Роландом Бекманном из Генетического центра LMU в Мюнхене определила ключевые механизмы, лежащие в основе запуска реакции на стресс. Исследователи опубликовали результаты работы в журнале Nature.
Процесс синтеза белка в клетках крайне восприимчив к воздействию стрессовых факторов, таких как недостаток аминокислот, повреждения мРНК и вирусные инфекции. Эти факторы способны нарушать процесс считывания информации с мРНК и вызывать остановку рибосом, а также их взаимодействие. В результате запускается риботоксическая стрессовая реакция, которая активирует защитные механизмы, направленные либо на устранение повреждения, либо на инициирование запрограммированной гибели клетки.
Белок ZAK, являющийся киназой, то есть ферментом, осуществляющим активацию других молекул посредством переноса на них фосфатной группы, играет важную роль в передаче сигналов о стрессе. До этого момента механизм, посредством которого ZAK распознает рибосомы, сталкивающиеся друг с другом, и инициирует реакцию на стресс, оставался неясным. Благодаря биохимическому анализу и криоэлектронной микроскопии, исследователи установили, что столкновения рибосом служат основным стимулом для активации ZAK. Полученные данные позволили выявить, как ZAK связывается с рибосомами и какие структурные характеристики сталкивающихся рибосом необходимо распознать ZAK для активации. Взаимодействие между ZAK и конкретными рибосомными белками вызывает димеризацию определённых участков ZAK, то есть их объединение в парные структуры, что инициирует сигнальный каскад.
«По словам Бекманна, более детальное понимание этих процессов имеет несколько важных аспектов. Прежде всего, ZAK играет ключевую роль на начальном этапе клеточной реакции на стресс, поэтому изучение механизмов его распознавания позволяет понять, как клетки с высокой точностью фиксируют изменения и как взаимодействуют последующие сигнальные пути и иммунный ответ. Помимо этого, ZAK представляет интерес с терапевтической точки зрения, поскольку его дисфункция связана с воспалительными заболеваниями и хроническим рибосомным стрессом».
Полученные данные позволяют лучше понять важный принцип, определяющий реакцию эукариот на стресс. Процесс трансляции выступает в качестве основы для анализа, через который передаются общие сигналы, указывающие на стрессовое состояние.
[Фото: ru.123rf.com]