Nowe badania opublikowane w RPTU Kaiserslautern-Landau pokazują, że pojedynczy klaster żelaza i siarki ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego składania rybosomów wewnątrz komórek. Odkrycie to znacznie poszerza naszą wiedzę na temat roli jonów metali w produkcji białek i funkcjonowaniu komórek. Wyniki opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences pokazują, że przerwanie tego klastra bezpośrednio upośledza funkcję rybosomów, zatrzymując syntezę białek.
Rybosomy i rola jonów metali
Rybosomy są maszynerią komórkową odpowiedzialną za wytwarzanie białek, czyli koni pociągowych życia. Jony metali, zwłaszcza żelaza, odgrywają istotną rolę w wielu procesach biologicznych, w tym w produkcji energii i naprawie DNA. Naukowcy z RPTU ustalili obecnie, że do samego składania rybosomów wymagany jest określony klaster żelaza i siarki.
Białko Mak16 i jego klaster żelazowo-siarkowy
W badaniu skupiono się na białku Mak16, kluczowym składniku produkcji rybosomów. Naukowcy odkryli, że Mak16 jest stabilny i funkcjonuje prawidłowo tylko wtedy, gdy zawiera klaster żelazowo-siarkowy [4Fe-4S], strukturę składającą się z czterech atomów żelaza i czterech atomów siarki ułożonych w układzie sześciennym. Bez tego klastra produkcja rybosomów jest całkowicie zakłócona.
Jak działa klaster
Mak16 zawiera kieszeń przeznaczoną do utrzymywania klastra [4Fe-4S] na miejscu, stabilizowanego czterema aminokwasami cysteiną. Zespół badawczy stworzył zmodyfikowane wersje Mak16 – jedną z nienaruszonym klastrem, drugą bez – aby zademonstrować znaczenie klastra. Stosując technikę immunoprecypitacji, wykazali, że tylko nienaruszona wersja może niezawodnie wiązać się ze swoim partnerem białkowym Rpf1.
Konsekwencje braku klastra
Kiedy brakuje klastra, rybosomy nie łączą się prawidłowo. Eksperymenty na komórkach drożdży potwierdziły, że produkcja rRNA i dojrzewanie rybosomów są bezpośrednio zależne od obecności klastra [4Fe-4S] w Mak16.
Potwierdź tożsamość klastra
Naukowcy wykorzystali zaawansowane techniki spektroskopowe, aby potwierdzić skład gromady. Spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) ujawniła obecność jonów żelaza, a spektroskopia Mössbauera dokładnie zbadała, w jaki sposób atomy żelaza są związane w strukturze białka.
Wrażliwość klastrów i stres komórkowy
Klaster [4Fe-4S] jest bardzo wrażliwy na stres oksydacyjny. Jeśli się rozpadnie, produkcja rybosomów ustaje. Sugeruje to, że klaster działa również jako czujnik, sygnalizując komórce, kiedy należy zmniejszyć produkcję białka.
Implikacje dla biologii komórki
Odkrycie to poszerza naszą wiedzę na temat sposobu, w jaki komórki kontrolują produkcję białek i reagują na stres. Zakłócenia w tych procesach mogą prowadzić do problemów w syntezie białek lub funkcjonowaniu komórek. Badanie podkreśla kluczową rolę jonów metali w podstawowych procesach komórkowych.
