Сотрудники биологического факультета МГУ, применив биохимические и протеомные методы, выяснили, что митохондрии пекарских дрожжей содержат рибосомы с различным белковым составом. Это противоречит точке зрения, ранее преобладавшей в научном сообществе и утверждавшей, что в любой биологической системе рибосомы состоят из одного и того же набора белков. Исследование, проведенное в рамках проекта Российского научного фонда, опубликованы в журнале «Биохимия».
Рибосомы представляют собой сложные молекулярные комплексы, отвечающие за синтез всех белков в клетке. Структура рибосом имеет общие черты у всех живых организмов: они формируются из рибосомных РНК и нескольких десятков различных белков, которые взаимодействуют как с РНК, так и между собой.
Белковый состав рибосом варьируется в зависимости от вида организма, но уже давно установлено, что у любого конкретного вида все рибосомы содержат один и тот же набор основных белков. Проще говоря, в каждой живой клетке биосинтез белка выполняют рибосомы с идентичным белковым составом (если не учитывать белки, которые временно присоединяются к рибосомам и, следовательно, не являются рибосомными).
Исследование, проведенное учеными МГУ, оспаривает устоявшуюся точку зрения о неизменности белкового состава рибосом. Для анализа биологи выбрали нетипичную систему изучения рибосом – митохондрии пекарских дрожжей, Saccharomyces cerevisiae. Митохондрии — это необходимые органеллы, присутствующие почти во всех эукариотических клетках, которые, как полагают, произошли от свободноживущих бактерий. В связи с этим, в митохондриях сохранился собственный геном и рабочий механизм для реализации генетической информации, включая систему синтеза белков. Миториальные рибосомы, также известные как миторибосомы, являются компонентом этой системы.
Для изучения были выбраны некоторые белки, составляющие миторибосомы дрожжей, а также белки, которые временно связываются с ними. Гены отобранных белков были изменены: в них вставили последовательность, кодирующую «метку», небольшой фрагмент гемагглютинина вируса гриппа, который известен своей способностью прочно связываться с определенными антителами к вирусному белку. Затем антитела закрепили на специальном носителе, после чего на него нанесли фракции, выделенные из дрожжевых клеток и содержащие миторибосомы, в которых один из отобранных белков был «мечен» для связывания с антителами. В результате на носителе через антитела оказались связаны только те миторибосомы, которые содержали «меченный» белок, и таким образом исследователи смогли выделить фракции миторибосом, содержащие конкретный белок, являющийся частью рибосом или временно связанный с ними. Эти фракции впоследствии были использованы для протеомного анализа, в ходе которого были идентифицированы все присутствующие в них белки, причем определение носило количественный характер. Анализ полученных данных показал, что разные фракции миторибосом содержат несколько отличающиеся комплексы рибосомных белков.
«Нам удалось получить весьма необычные, но при этом увлекательные результаты, — отметил руководитель исследовательской группы, профессор биологического факультета МГУ Петр Каменский. – Долгое время было принято считать, что рибосомы с различным белковым составом не могут находиться в одной клетке или митохондрии. Однако наши результаты убедительно демонстрируют возможность такого явления. Теперь перед нами возникает вопрос о его функциональном значении. Мы полагаем, что в митохондриях дрожжей произошла весьма специфичная специализация процесса трансляции, благодаря которой разные белки синтезируются рибосомами, отличающимися по составу. Проверить это предположение можно лишь с помощью структурных исследований, и, к нашей радости, у нас есть такая возможность, поскольку в этом году МГУ начал реализовывать поддержанный Российский научный фонд учредил программу “мегагрант” под руководством Алексея Амунтса, признанного ведущего мирового эксперта в области структурных исследований митохондриальных рибосом. Мы возлагаем большие надежды на сотрудничество с Алексеем, которое позволит нам выявить в дрожжевых митохондриях уникальный, специализированный процесс трансляции, что станет значимым научным открытием».
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ