Биологи из МГУ рассказали о синтезе белка живой клеткой

Биологи из МГУ рассказали о синтезе белка живой клеткой

Ученые из Московского государственного университета имени Михаила Ломоносова под руководством Сергея Дмитриева из Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени Андрея Белозерского МГУ прояснили, как живая клетка начинает синтез белка. Исследование авторов опубликовано в журнале Nucleic Acids Research, а кратко о нем сообщается в пресс-релизе, поступившем из МГУ в редакцию «Ленты.ру».

Большая доля генетической информации из ДНК, реализуется в живой клетке в виде белков. Для синтеза нужного белка ее необходимо перевести из последовательности нуклеотидов на язык аминокислот. Эта стадия преобразования называется трансляцией, и участвует в ней не ДНК, а матричная РНК, на которой находится копия конкретного гена. Специальная молекулярная машина — рибосома — движется по матричной РНК и считывает тройки нуклеотидов, каждая из которых кодирует аминокислоту.

Сложность заключается в том, что нуклеотиды матричной РНК следуют один за другим, и рибосома должна определить, с какого места ей необходимо начинать считывание. Если первая тройка нуклеотидов будет выбрана неверно, рибосома начнет синтезировать другой белок, который окажется бесполезным или токсичным для клетки.

«Для решения этой проблемы существует специальный механизм — рибосомное сканирование, — говорит Илья Теренин, соавтор работы. — Сначала малая субчастица рибосомы, нагруженная специальными белками, связывается с концом матричной РНК (которую можно сравнить с "ксерокопией" текста, записанного в ДНК: это как бы “инструкция” по сборке белковой молекулы). Затем рибосома начинает перемещаться по мРНК, "просматривая", как на конвейере, один за другим все встречающиеся ей тройки нуклеотидов».

Обычно в качестве точки старта используется тройка нуклеотидов «аденин-урацил-гуанин» (AUG). Когда рибосома находит его, она останавливается и начинает синтез белка. Ранее считалось, что обнаружение AUG – единственное и важнейшее событие, приводящее к началу синтеза с нужной точки. В своей работе ученые обнаружили, что это не всегда так.

Когда малая субчастица встречает тройку нуклеотидов AUG, она может начать сборку белковой молекулы (инициировать трансляцию). Это зависит от того, какой набор белков-помощников будет в ее распоряжении. Эти специальные белки — факторы инициации трансляции (сокращенно — eIF). Они имеют номера — у эукариот (организмов с ядром в клетке) один из самых важных факторов — второй, или eIF2. Он вместе с транспортной РНК привозит первый «кирпичик» белка — аминокислоту метионин.

В конце к малой субчастице рибосомы должна присоединиться еще и большая. Когда все компоненты есть в клетке в нужных количествах, происходит гидролиз (разложение) молекулы гуанозинтрифосфата (ГТФ), что и служит сигналом к началу трансляции. Молекула ГТФ связана с фактором трансляции eIF2, но сам eIF2 гидролизовать ГТФ не может — для этого ему нужен еще один белок-помощник, eIF5. Наличие eIF5 в необходимой концентрации как раз и определяет, гидролизуется ли ГТФ.

«Как оказалось, если гидролиза не произойдет, то малая субчастица проигнорирует стартовый кодон AUG и проскользнет дальше, как ни в чем не бывало. Мы назвали это слайдингом (от англ. sliding — “соскальзывание”)», — подводит итог Сергей Дмитриев.

Открытие слайдинга опровергает устоявшееся мнение о том, что процесс выбора точки начала трансляции заканчивается на моменте распознавания точки старта синтеза. Решающим событием является не узнавание AUG, а гидролиз ГТФ.

Примерно у половины матричных РНК стартовым кодоном является не первый AUG от конца молекулы, а второй, третий и иногда — более удаленный. До сих пор единственным объяснением этому было явление, именуемое в англоязычной литературе «leaky scanning» — при этом рибосома «проезжает» мимо первого AUG, не узнавая его. Однако leaky scanning требует, чтобы первый AUG находился в определенном нуклеотидном контексте, а это далеко не всегда так.

Ученые показали, что возможно и другое объяснение: узнавание этих «преждевременных» AUG все-таки происходит, но после этого рибосома все равно оказывается на правильном стартовом кодоне благодаря открытому исследователями слайдингу.

Lenta.ru

Похожие новости:
Биологи из МГУ обнаружили новые пути синтеза белка у пекарских дрожжей
Биологи с кафедры молекулярной биологии Московского государственного университета (МГУ) имени Лононосова экспериментально доказали, что биосинтез белка в митохондриях пекарских дрожжей может эффективно проходить без участия компонента, который раньше считался абсолютно необходимым. Результаты своих исследований ..
2016-01-15 1163 0 Наука и образование
0
Японий станет 113-м элементом таблицы Менделеева
Новый 113-й химический элемент таблицы Дмитрия Менделеева получит название японий. За название нового элемента в настоящее время борются коллективы ученых из России, США и Японии. Об этом сообщает информационное агентство Sputnik.За авторство открытия 113-го химического элемента ..
2015-12-27 1457 0 Наука и образование
0
«Катюшку» из МГУ накачали антибиотиками
Ученые МГУ под руководством Ильи Остермана, кандидата химических наук, разработали метод, позволяющий ускорять и улучшать поиск новых антимикробных препаратов с использованием гена «Катюшка». Исследователи создали систему, не только измеряющая антимикробную активность, но и одновременно определяющая механизм действия ..
2016-12-06 6247 0 Наука и образование
0
В МГУ оценили влияние количества мутаций на свойства белка
Международная группа ученых из Испании, России, Чехии, США и Израиля выяснила, как количество мутаций в белке avGFP и характер их взаимодействий влияет на интенсивность его флуоресценции. Результаты работы опубликованы в журнале Nature, а коротко о ней сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру» в пятницу, 20 мая.В ..
2016-05-22 920 0 Наука и образование
0
Биологи представили «Древо жизни» двух с лишним миллионов живых организмов
Биологи из США представили «Древо жизни» около 2,3 миллиона видов живых организмов (животных, растений, грибов и микроорганизмов). Результаты своих исследований авторы изложили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета Дьюка ..
2015-09-21 1176 0 Наука и образование
0
Биологи из МГУ выделили сто нефтеобезвреживающих бактерий для Арктики
Ученые биологического факультета МГУ выделили сто микроорганизмов, способных при низких (в том числе и отрицательных) температурах разлагать нефть и нефтепродукты в условиях северных морей. Свою работу биологи МГУ осуществили в рамках сотрудничества с нефтяной компанией «Роснефть» и компанией «Иннопрактика». Об этом сообщает корреспондент ..
2015-12-22 1323 0 Наука и образование
0
В МГУ создали панацею от химического оружия
Ученые из МГУ под руководством профессора Александра Кабанова создали наноразмерные препараты (нанозимы), которые могут быть использованы в качестве защитного средства от токсичных пестицидов и боевых отравляющих веществ. Об этом говорится в пресс-релизе, полученном редакцией «Ленты.ру».Нанозимы способны доставлять в организм ..
2017-03-05 10179 0 Наука и образование
0
В МГУ провели «синтез» фотонов с помощью нелинейных метаматериалов
Международная группа ученых под руководством исследователей из МГУ имени М.В. Ломоносова впервые смогла при помощи нелинейных метаматериалов продемонстрировать эффект полностью оптического переключения между потоками фотонов, рожденных в процессе генерации третьей оптической гармоники. Об этом сообщается в журнале ..
2016-06-23 1009 0 Наука и образование
0
Ученые на встрече в Москве рассказали о физике будущего
Научное ток-шоу «Физика будущего» прошло в МИА «Россия сегодня» и собрало ведущих российских ученых. Первый тематический раунд был посвящен ядерной физике. Руководитель лаборатории экспериментальной ядерной физики НИЯУ «МИФИ» Юрий Ефременко рассказал о свойствах нейтрино. При этом он подробно ..
2015-04-28 1595 0 Наука и образование
0
Создана трехмерная карта ДНК
Ученые из Кембриджского университета создали трехмерную карту генома млекопитающих в отдельной клетке. Она показывает, как вся ДНК клетки мыши свернута внутри клеточного ядра. Статья с результатами работы опубликована в журнале Nature. Известно, что хромосомы и отдельные участки ДНК взаимодействуют друг с другом через ..
2017-03-18 9288 0 Наука и образование
0
Найдено неопровержимое доказательство эволюции
Биологи Принстонского университета в США впервые наблюдали возникновение нового вида позвоночных животных в дикой природе. Исследователи обнаружили, что на галапагосском острове Дафне появились ранее не описанные зоологами дарвиновы вьюрки. Открытый вид прозвали Большой птицей. Об этом сообщает издание ..
2017-11-26 7513 0 Наука и образование
0
Американский физик разгадал парадокс кота Шрёдингера
В 1935 году великий физик, нобелевский лауреат и основоположник квантовой механики Эрвин Шрёдингер сформулировал свой знаменитый парадокс. Учёный предположил, что если взять некого кота и поместить его в стальную непрозрачную коробку с "адской машиной", то через час он будет жив и мёртв одновременно. ..
2013-08-29 2018 0 Наука и образование
0
В акции «Час кода» приняли участие 8 миллионов российских школьников
Более восьми миллионов российских школьников приняли участие в ежегодной акции «Час кода», направленной на популяризацию IT среди молодежи. Об этом сообщается в официальном пресс-релизе, присланном в редакцию «Ленты.ру».Организованные в рамках «Часа кода» занятия по информатике прошли в 85 процентах школ ..
2016-01-24 1217 0 Наука и образование
0
Научная статья с 5154 авторами побила мировой рекорд
Статья по физике побила мировой рекорд по количеству авторов — их насчитывается всего 5154 человека. Лишь первые девять страниц 33-страничной работы, опубликованной 14 мая на страницах журнала Physical Review Letters, занимает само исследование (в том числе ссылки и примечания). 24 страницы ..
2015-05-18 1453 0 Наука и образование
0
Физики анонсировали создание «микроба Шредингера»
Американские физики объявили о своем плане поместить живой организм в два состояния одновременно — чтобы продемонстрировать применимость квантовой механики к биологии. Опыт анонсирован в журнале препринтов arXiv, а коротко о нем сообщает The Guardian. Ученые хотят поместить обычный микроб в состояние неопределенности, ..
2015-09-19 1372 0 Наука и образование
0