Nový výzkum publikovaný na RPTU Kaiserslautern-Landau ukazuje, že jediný shluk železa a síry je rozhodující pro správné sestavení ribozomů uvnitř buněk. Tento objev značně rozšiřuje naše chápání role kovových iontů při produkci proteinů a buněčné funkci. Výsledky publikované v Proceedings of the National Academy of Sciences ukazují, že narušení tohoto shluku přímo narušuje funkci ribozomů zastavením syntézy proteinů.
Ribozomy a role kovových iontů
Ribozomy jsou buněčný aparát zodpovědný za tvorbu proteinů, tahounů života. Kovové ionty, zejména železo, hrají zásadní roli v mnoha biologických procesech, včetně výroby energie a oprav DNA. Výzkumníci z RPTU nyní zjistili, že pro samotné sestavení ribozomů je nutný konkrétní shluk železa a síry.
Protein Mak16 a jeho shluk železa a síry
Studie se zaměřila na protein Mak16, klíčovou složku produkce ribozomů. Vědci zjistili, že Mak16 je stabilní a funguje správně pouze tehdy, když obsahuje shluk železa a síry [4Fe-4S], strukturu sestávající ze čtyř atomů železa a čtyř atomů síry uspořádaných v krychlovém uspořádání. Bez tohoto shluku je produkce ribozomů zcela narušena.
Jak cluster funguje
Mak16 obsahuje kapsu navrženou tak, aby udržela klastr [4Fe-4S] na místě, stabilizovaný čtyřmi aminokyselinami cysteinem. Výzkumný tým vytvořil upravené verze Mak16 – jednu s neporušeným clusterem a jednu bez něj – aby demonstroval důležitost clusteru. Pomocí imunoprecipitační techniky ukázali, že pouze intaktní verze se mohla spolehlivě vázat na svého proteinového partnera Rpf1.
Důsledky neexistence shluku
Když shluk chybí, ribozomy se neskládají správně. Experimenty na kvasinkových buňkách potvrdily, že produkce rRNA a zrání ribozomů jsou přímo závislé na přítomnosti klastru [4Fe-4S] v Mak16.
Potvrďte identitu clusteru
Vědci použili pokročilé spektroskopické techniky k potvrzení složení kupy. Spektroskopie elektronové paramagnetické rezonance (EPR) odhalila přítomnost iontů železa a Mössbauerova spektroskopie přesně analyzovala, jak jsou atomy železa vázány ve struktuře proteinu.
Citlivost klastrů a buněčný stres
Klastr [4Fe-4S] je velmi citlivý na oxidační stres. Pokud se rozpadne, produkce ribozomů se zastaví. To naznačuje, že shluk funguje také jako senzor, který buňce signalizuje, kdy má snížit produkci bílkovin.
Důsledky pro buněčnou biologii
Tento objev rozšiřuje naše chápání toho, jak buňky řídí produkci bílkovin a reagují na stres. Poruchy v těchto procesech mohou vést k problémům se syntézou proteinů nebo buněčnou funkcí. Studie zdůrazňuje kritickou roli kovových iontů v základních buněčných procesech.
