Новое исследование, опубликованное в RPTU Kaiserslautern-Landau, показывает, что единый железо-серный кластер критически важен для правильной сборки рибосом внутри клеток. Это открытие значительно расширяет наше понимание роли ионов металлов в производстве белков и клеточной функции. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, демонстрируют, что нарушение этого кластера напрямую ухудшает функцию рибосом, останавливая синтез белка.
Рибосомы и роль ионов металлов
Рибосомы — это клеточные механизмы, ответственные за создание белков, рабочих лошадок жизни. Ионы металлов, особенно железо, играют жизненно важную роль в многочисленных биологических процессах, включая выработку энергии и восстановление ДНК. Исследователи из RPTU теперь установили, что конкретный железо-серный кластер необходим для самой сборки рибосом.
Белок Mak16 и его железо-серный кластер
Исследование было сосредоточено на белке Mak16, ключевом компоненте производства рибосом. Исследователи обнаружили, что Mak16 стабилен и функционирует правильно только тогда, когда он содержит [4Fe-4S] железо-серный кластер — структуру, состоящую из четырех атомов железа и четырех атомов серы, расположенных в кубическом порядке. Без этого кластера производство рибосом полностью нарушается.
Как работает кластер
Mak16 содержит карман, предназначенный для удержания [4Fe-4S] кластера на месте, стабилизированного четырьмя аминокислотами цистеином. Исследовательская группа создала модифицированные версии Mak16 — одну с неповрежденным кластером, а другую без него — чтобы продемонстрировать важность кластера. Используя метод иммунопреципитации, они показали, что только неповрежденная версия могла надежно связываться со своим белковым партнером Rpf1.
Последствия отсутствия кластера
Когда кластер отсутствует, рибосомы не собираются должным образом. Эксперименты на дрожжевых клетках подтвердили, что производство рРНК и созревание рибосом напрямую зависят от присутствия [4Fe-4S] кластера в Mak16.
Подтверждение идентичности кластера
Исследователи использовали передовые спектроскопические методы для подтверждения состава кластера. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) спектроскопия выявила присутствие ионов железа, а мессбауэровская спектроскопия точно проанализировала, как атомы железа связаны в структуре белка.
Чувствительность кластера и клеточный стресс
[4Fe-4S] кластер очень чувствителен к окислительному стрессу. Если он распадается, производство рибосом прекращается. Это говорит о том, что кластер также действует как датчик, сигнализируя клетке о том, когда необходимо уменьшить выработку белка.
Значение для клеточной биологии
Это открытие расширяет наше понимание того, как клетки контролируют выработку белка и реагируют на стресс. Нарушения в этих процессах могут привести к проблемам в синтезе белка или клеточной функции. Исследование подчеркивает критическую роль ионов металлов в фундаментальных клеточных процессах.
