A fehérje szállítási címe már szerepel a messenger RNS-ben • Maxim Nagornykh • Tudományos hírek a "Elemekről" • Molekuláris biológia

A fehérje szállítási címét már a messenger RNS-ben határozták meg

Ábra. 1. Korábban úgy gondolták, hogy egy fehérje jövőbeni lokalizációjára vonatkozó információ kizárólag a fehérjemolekulában rejlik, azonban úgy tűnik, hogy az mRNS-molekula már tartalmaz információt az általa kódolt fehérje "bejuttatási címéről", ami lehetővé teszi a sejt jobb részének előre történő mozgását. Kumaran S. Ramamurthi cikke "mRNA szállítja az árukat"tudomány

A baktériumsejten belüli rendezett szerkezeti szervezet azt sugallja, hogy léteznie kell olyan mechanizmusoknak, amelyekkel a szintetizált fehérjemolekulák válogatása megtörténik, attól függően, hogy milyen funkciót és rendeltetési helyre szállítják. Úgy vélték, hogy a fehérjék baktériumokon belüli eloszlását kizárólag a fehérjemolekulák tulajdonságai határozzák meg. Az izraeli tudósok bebizonyították, hogy a jövőbeli fehérje "kézbesítési címe" már a messenger RNS-ben van kódolva (mRNS). Azaz, az mRNS-molekulák előreláthatnak az általuk kódolt fehérjék rendeltetési helyére.

Ismeretes, hogy a fehérjék eloszlását minden élő szervezet sejtjeiben legalább két tényező határozza meg. Először is, a sejten belül minden egyes fehérjecélnak saját egyedi szerkezete van, amely megkülönbözteti egymástól.Másodszor, maga a fehérjemolekula rendelkezik egy specifikus címkével, amely megteremti a megfelelő irányt a sejten belüli mozgáshoz, és egy adott fehérje rendeltetési helyén is felismerhető. Tehát, ha feltételesen osztod a cellát a rekeszekbe, majd bejutsz egy bizonyos sejtrekorderbe, akkor a fehérjemolekulának meghatározott hozzáférési kóddal kell rendelkeznie.

Eukarióta szervezetekben az mRNS képes a sejten belüli célzott mozgásra. Ezt részben meghatározza az a tény, hogy a sejtmagban mRNS-szintézis történik, és feldolgozásuk (azaz érés) már a citoplazmában van. A baktériumok – amelyekben, mint a többi prokarióta, nincs nukleusz – a transzkripció (az mRNS szintézise) és a transzláció (az mRNS alapú proteinek szintézise) térben és időben konjugálódnak, és a fehérjeszintézis gyakran a transzkripció vége előtt kezdődik. Ezért úgy vélték, hogy a fehérjék jövőbeni lokalizációjának megválasztását kizárólag a tulajdonságaik határozzák meg.

A tudósok azonban nemrég fedezték fel, hogy a bakteriális mRNS-molekulák képesek a sejten belüli célzott mozgásra, attól függően, hogy az általuk kódolt fehérjék milyen "szállítási címmel" rendelkeznek. És ez a műsor kezdete előtt történik.A génsebészeti módszereket fluoreszcens címkék és mikroszkópia alkalmazásával sikerült nyomon követni két mRNS mozgását és végső lokalizációját, amelyek közül az egyik citoplazmatikus fehérjét kódolt, a második pedig a membránfehérjét. Kiderült, hogy a citoplazmatikus fehérje mRNS-molekulák a sejt citoszoljában spirális szegmenseket képeztek, míg a membránfehérjét kódoló mRNS-t detektálták a sejt perifériája mentén (2.

Ábra. 2. Az mRNS-molekulák intracelluláris lokalizációja függ az általa kódolt fehérjék későbbi lokalizációjától. egy – a kloramfenikol acetiltranszferáz (citoplazmatikus fehérje) kódoló mRNS a sejt citoszoljában spirális struktúrákat képez; b – a sejt perifériája körül laktóz-permeáz (membránfehérje) kódoló mRNS-molekulák találhatók. A vita tárgyát képező cikk illusztrációjatudomány

A szignálpeptidek elméletének megfelelően, közvetlenül miután a riboszóma a jövőbeli membránfehérje polipeptidláncának szintézisét kezdte, a transzláció ideiglenesen leáll. Ezután egy ideiglenesen "fagyasztott" terner komplexet, amely egy riboszómából, mRNS-ből és egy rövid polipeptid láncból áll,a sejt szekréciós készülékének segítségével a plazma membránhoz közelebb kerül. Ezután megismétlődik a fehérje szintézise, ​​és a kész fehérje be van helyezve a membránba. Vagyis az mRNS sejten belüli mozgása már a fordítás kezdete után következik be. Azonban a tanulmány szerzői azt mutatták, hogy még ha mesterségesen le is állítják a transzlációt a sejtben megfelelő antibiotikumokkal, vagy a nukleotidok szekvenciáját megszakítják mutációk alkalmazásával, az mRNS még mindig az általuk kódolt fehérje helyére rohan (3. Így a jövőbeli fehérje "kézbesítési címe" már regisztrálva van az mRNS-molekulában.

Ábra. 3. Membránfehérjét kódoló mRNS-ben a sejtmembrán mentén történő lokalizáció még a transzlációs gátlással sem zavart. Különböző módszerek a proteinszintézis megállítására az mRNS génben bglFaz egyik membrán permeázist kódoló, nem módosítja az mRNS lokalizációját a sejten belül. A vita tárgyát képező cikk illusztrációja tudomány

De mi van akkor, ha az mRNS polikristályos, vagyis egyszerre több fehérjét kódol, amelyek különböző "szállítási címeket" tartalmaznak? A baktériumoknál ez a helyzet nagyon gyakori, ha több gén (amely, mondjuk,kódolják az egyik anyagcsere útjának enzimjeit) egy operonba szerveződnek és egy promoterrel rendelkeznek, amelyből egy nagy mRNS olvasható. Kiderült, hogy egy ilyen mRNS-nek csak egy nyílt leolvasási kerete van a membránfehérje transzlációjára oly módon, hogy a molekula a plazmamembránhoz mozogjon. Azaz a membránfehérjét kódoló mRNS-régió kulcsfontosságú a teljes molekula helyének kiválasztásához. Ez akkor is megtörténik, ha az ezen mRNS által kódolt összes fehérje citoplazmatikus. Ha egy ilyen nagy mRNS molekulát különálló szakaszokba (cisztronok) osztunk el, amelyek az egyes fehérjéket kódolják, akkor az egyes mRNS sejtjeinek eloszlása ​​az általuk kódolt fehérjék lokalizációjától függ (4.

Ábra. 4. A két fehérjét (membránt és citoplazmát) kódoló polikristályos mRNS lokalizációját egy cisztron határozza meg, amely membránfehérjét kódol. A monocisztron mRNS lokalizációja a sejtben: egy – membránfehérjét kódol, b – citoplazmatikus fehérjét kódol. A mindkét fehérjéhez közös polikristályos mRNS lokalizációja egyedileg azonosítja a membránfehérjét kódoló molekula régióját, függetlenül a kötőhelytől a fluoreszcens címkével (képek c ésd).A vita tárgyát képező cikk illusztrációjatudomány

További elemzések azt mutatták, hogy az mRNS-molekuláknak általában egy specifikus területe van, amely meghatározza a sejtben való eloszlását. Így például a membránfehérjék a membrán külső oldalán lévő hidrofil részekből és a membrán belsejében elhelyezkedő hidrofób részből állnak. Ennek megfelelően az ilyen komplex fehérjéket kódoló mRNS számos szakaszból áll, amelyek mindegyike a fehérje egy meghatározott részét kódolja. A membránfehérjék mRNS-jének végső lokalizációját a fehérje hidrofób (a membrán alsó része) részét kódoló molekula régió határozza meg.

Ábra. 5. A membrán fehérje mRNS lokalizációja a membrán közelében meghatározza a fehérjemolekula hidrofób részét kódoló területet. A fehérjemolekula hidrofil régióját kódoló mRNS-régió nem határozza meg a teljes mRNS-molekula kívánt lokalizációját (egy). A helyes lokalizálást csak a fehérjemolekula hidrofób (a membránba merülve) régióját kódoló régió határozza meg (b). A vita tárgyát képező cikk illusztrációjatudomány

Így a baktériumokba tartozó mRNS nemcsak a fehérje szintézisének sablonjaként működhet, hanem valójában egy levelező boríték szerepe is a megadott címzettnek.Nyilvánvalóan ez vagy az mRNS-molekulák citoplazmában történő irányított diffúziója vagy a citoszkeleton szerkezetein keresztül történő aktív transzport révén következik be.

Továbbra is meg kell érteni, hogy a jövőbeni fehérje "szállítási címe" hogyan íródott az mRNS molekulában, és milyen széles körben elterjedt ez a jelenség a baktériumokban.

Forrás: Keren Nevo-Dinur, Anat Nussbaum-Shochat, Sigal Ben-Yehuda, Orna Amster-Choder. Az mRNS fordítás-független lokalizációja a E. coli // tudomány. 2011. február 25. V. 331. p. 1081-1084.

Lásd még:
Kumaran S. Ramamurthi. Az mRNS átadja a termékeket // tudomány. 2011. február 25. V. 331. P. 1021-1022 (a népszerű szinopszis a tárgyalt cikk számára tudomány).

Maxim Nagornykh


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: