Нове дослідження, опубліковане в RPTU Кайзерслаутерн-Ландау, показує, що один залізо-сірчаний кластер має вирішальне значення для правильного складання рибосом всередині клітин. Це відкриття значно розширює наше розуміння ролі іонів металів у виробництві білка та функції клітин. Результати, опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences, демонструють, що порушення цього кластера безпосередньо погіршує функцію рибосом, припиняючи синтез білка.
Рибосоми і роль іонів металів
Рибосоми – це клітинний механізм, відповідальний за створення білків, робочих конячок життя. Іони металів, особливо заліза, відіграють життєво важливу роль у багатьох біологічних процесах, включаючи виробництво енергії та відновлення ДНК. Дослідники з RPTU тепер визначили, що для складання рибосоми необхідний певний залізо-сірчаний кластер.
Білок Mak16 і його залізо-сірчаний кластер
Дослідження було зосереджено на білку Mak16, ключовому компоненті виробництва рибосом. Дослідники виявили, що Mak16 стабільний і функціонує належним чином лише тоді, коли він містить залізо-сірчаний кластер [4Fe-4S], структуру, що складається з чотирьох атомів заліза та чотирьох атомів сірки, розташованих у кубічній формі. Без цього кластера вироблення рибосом повністю порушується.
Як працює кластер
Mak16 містить кишеню, призначену для утримання кластера [4Fe-4S] на місці, стабілізованого чотирма амінокислотами цистеїном. Дослідницька група створила модифіковані версії Mak16 — одну з непошкодженим кластером, а іншу — без — щоб продемонструвати важливість кластера. Використовуючи техніку імунопреципітації, вони показали, що тільки неушкоджена версія може надійно зв’язуватися зі своїм білком-партнером Rpf1.
Наслідки відсутності кластера
Коли кластер відсутній, рибосоми не збираються належним чином. Експерименти на дріжджових клітинах підтвердили, що виробництво рРНК і дозрівання рибосом безпосередньо залежать від присутності кластера [4Fe-4S] у Mak16.
Підтвердьте ідентичність кластера
Дослідники використовували передові спектроскопічні методи, щоб підтвердити склад кластера. Спектроскопія електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) виявила присутність іонів заліза, а спектроскопія Мессбауера точно проаналізувала, як атоми заліза зв’язані в структурі білка.
Кластерна чутливість і клітинний стрес
Кластер [4Fe-4S] дуже чутливий до окисного стресу. Якщо він руйнується, виробництво рибосом припиняється. Це свідчить про те, що кластер також діє як датчик, сигналізуючи клітині, коли потрібно зменшити виробництво білка.
Наслідки для клітинної біології
Це відкриття розширює наше розуміння того, як клітини контролюють виробництво білка та реагують на стрес. Порушення в цих процесах можуть призвести до проблем у синтезі білка або функції клітин. Дослідження підкреслює критичну роль іонів металів у фундаментальних клітинних процесах.
