Инновационная технология, включающая специально разработанный для этого микроскоп, позволила впервые заснять, как в рибосоме, в соответствии с ранее считанным ДНК-кодом, синтезируется новый белок.

Ученые из государственного университета Колорадо (США), под руководством ассистента-профессора кафедры биохимии и молекулярной биологии Тима Стасевича (Tim Stasevich) и ассистента-исследователя Тацуи Морисаки (Tatsuya Morisaki) впервые смогли заснять на видео трансляцию РНК, т. е. синтез белка в рибосоме. Об этом прорывном достижении рассказывает пресс-релиз университета Колорадо.

В основе успеха ученых из Колорадо лежат два компонента. Во-первых, это уникальный микроскоп, разработанный Морисаки. Ученые назвали его Fixie – от названия типа велосипеда, который имеет только одну фиксированную передачу. «Фикси» не имеет движущихся частей, зато имеет две высокочувствительные камеры, которые позволяет вести съемку нанообъектов в реальном времени и в разных цветах.

Во-вторых, это как раз новый метод окрашивания. Все существовавшие до сих пор методы были слишком «медленными», чтобы зафиксировать самые ранние стадии синтеза белка. Стасевич с коллегами обошли это затруднение следующим образом: они заставили экспериментальную клетку вырабатывать простой флюоресцентный фрагмент-антитело — своеобразный «ключ» к «замку», в качестве которого выступали определенные рецепторные участки самого белка. Как только синтез белка начинался, «ключ» подходил к «замку» и белок окрашивался в ярко-зеленый цвет. При этом белок оставался присоединенным к РНК, и ученые могли пронаблюдать — и заснять — все стадии процесса.

Варьируя биохимические метки, авторы исследования смогли заставить разные белки окрашиваться в разные цвета, чтобы можно было наблюдать за их синтезом.

Попутно ученые сделали еще несколько интересных открытий. В частности, выяснили, что удлинение молекулы белка происходит со скоростью 10 аминокислот в секунду. Далее, они показали, что полисомы — цепочки рибосом — имеют скорее округлую, чем удлиненную форму. Наконец, им удалось выяснить, что полисомы иногда взаимодействуют друг с другом, даже кодируя совершенно разные белки.

Возможность заснять на видео процесс синтеза белков в РНК имеет огромное научное значение, как теоретическое, так и прикладное. С одной стороны, он позволяет лучше понять генную машинерию клетки. С другой, таким образом можно изучать причины развития многих опасных болезней, которые начинаются как раз с синтеза «не тех» белков. В том числе это происходит под воздействием вирусов — и теперь можно будет рассмотреть, как именно, отмечает Стасевич.

Напомним, что процессу трансляции РНК и синтеза белка в рибосомах предшествует процесс транскрипции, когда информация с ДНК, находящейся в ядре клетки, переписывается на РНК.

Отметим также, что это не первый случай за последнее время, когда сложный микроскопический биологический процесс удалось наглядно запечатлеть на видео. В прошлом году так удалось заснять работу нервной системы дрозофилы.