|
|
Транспортная мРНК
[26 февраля, 2011 г.]
Даже из такого скромного курса молекулярной биологии, как школьный, известно, что матричная (она же информационная) РНК (мРНК) играет роль «дискетки», на которую временно записывается генетическая информация для того, чтобы синтезировать новую молекулу белка.Транспортная же РНК (тРНК) несет на себе полезный груз: аминокислоты, подготовленные для этого синтеза. Однако бактерии преподнесли сюрприз, расширив эту схему: оказалось, что их мРНК содержат данные об «адресе», куда её необходимотранспортировать, прежде чем запустить белковый синтез. При помощи этого механизма белок будет синтезироваться уже именно в той части клетки, в которой ему предстоит «пройти службу».
|
Начиная с самых древних и примитивно устроенных бактерий, разделение клеток на довольно изолированные друг от друга области (так называемая компартментализация) — одна из ключевых особенностей жизни, равно как и «приписка» большинства белков к тем или иным компартментам [1]. Существует два фактора, направляющие белок к месту «прохождения службы»:
- физико-химические или иные особенности этого места (например, мембрана, в отличие от цитоплазмы, гидрофобна, что и определяет «адрес» мембранных белков), а также
- специфический сигнал, кодируемый в последовательности белка и распознаваемый специальными системами адресной доставки (например, сигнал ядерной локализации способствует тому, что белок будет доставлен внутрь ядра клетки) [2].
Теперь, по-видимому, к этим факторам придется добавить и третий: у бактерий Escherichia coli обнаружено, что на локализацию белка в клетке влияет не только перечисленное, но и непосредственно сама мРНК, кодирующая белок [3]! Исследователи определяли «пункт назначения» мРНК с помощью флуоресцентных технологий [4] и могли определять, расположена ли она в цитоплазме клетки или же мигрировала в окрестности мембраны. Оказалось, что к мембране двигались именно те мРНК, которые кодировали мембранные белки, а в цитоплазме оставались те, что несли информацию для сборки растворимых белков цитоплазмы. В случае полицистронных (то есть, кодирующих несколько белков) мРНК миграция к мембране осуществлялась, если хотя бы один из белков должен был быть доставлен в мембрану. С помощью мутагенеза удалось установить, что «адресная метка» белков мембраны находится прямо в последовательности мРНК, кодирующей трансмембранные участки.
Согласно хорошо проработанной теории сигнальных пептидов у бактерий, вскоре после начала синтеза мембранного белка рибосома временно останавливается, и захватывается за пептидный «хвостик» в секретирующий аппарат, расположенный в мембране. После этого синтез продолжается, и белок успешно встраивается в мембрану. Чтобы проверить, зависит ли обнаруженный эффект «адресности» мРНК от трансляции, ученые временно подавляли синтез белка и все равно наблюдали прежнюю картину: мРНК мембранных белков скапливалась в окрестности мембраны.
 |
Кузьминка повезёшь? Локализация белков в клетке: котрансляционно или дотрансляционно? Согласно общепринятым представлениям, в белке зашифрована вся информация не только относительно его функции, но и того места в клетке, где эта функция будет исполняться: за это отвечает сигнальная последовательность, входящая в состав белка, и, как правило, отщепляемая после выполнения «адресной» функции. мРНК в этой схеме выступает просто как пассивная матрица для считывания генетической информации. Однако у бактерии E. coli мРНК пошла дальше: она предварительно «путешествует» (сама или с посторонней помощью) к тому месту, где должен работать кодируемый ею белок, и лишь потом исполняет роль «дискетки».
|
Чисто «информационная» роль мРНК осталась в прошлом: теперь уже ясно, что, кроме кодирования последовательность белка, она может определять, где именно будет произведен его синтез, — то есть, фактически, доставлять его. Детали процесса еще предстоит установить — для каких компартментов, кроме цитоплазмы, полюсов клетки и мембраны, существуют такие «адреса». Ну и, конечно, интересно будет узнать, распространен ли новый механизм и у других организмов, или же это просто один из очередных курьезов бактерий.
Подготовлено по материалам рубрики «Perspectives» журнала Science [5].
Литература
- Shapiro L., McAdams H.H., Losick R. (2009). Why and how bacteria localize proteins. Science 326, 1225–1228;
- Blobel G. (1980). Intracellular protein topogenesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 77, 1496–1500;
- Nevo-Dinur К., Nussbaum-Shochat A., Ben-Yehuda S. (2011). Translation-Independent Localization of mRNA in E. coli.Science 331, 1081–1084;
- биомолекула: «Рулетка для спектроскописта»;
- Ramamurthi K.S. (2011). mRNA Delivers the Goods. Science 331, 1021–2011.
|
