Команда ученых из Института Скриппса и Стэнфордского университета зафиксировала в режиме реального времени ключевой этап в сборке рибосом — «молекулярных машин», которые производят белки в клетках.

Рибосома — одна из важнейших органелл клетки. Она позволяет создавать белки из аминокислот на основе генетической информации, которую предоставляет матричная РНК. Такой процесс называется трансляцией. Долгое время предполагалось, что сами рибосомы создаются во время строгого последовательного процесса, который не допускает неправильной конечной конфигурации структуры. Но новая работа показывает, что это не так.

Биологи использовали передовую технологию визуализации под названием «одномолекулярная флуоресцентная микроскопия с помощью волноводов с нулевой модой». Ученые потратили несколько лет на то, чтобы адаптировать эту технологию для отслеживания РНК и белков в режиме реального времени. В раннем исследовании они использовали свой подход для записи транскрипции рибосомы бактерии E. coli.

В новом исследовании команда расширила этот подход, отслеживая не только транскрипцию рибосомальной РНК, но и ее свертывание в реальном времени. Эта работа позволила подробно рассмотреть сложную и до сих пор загадочную часть сборки рибосомы E. coli — формирование сложной структуры, домена, с помощью восьми белков, которые в итоге включаются в нее.

Главный вывод исследования состоял в том, что белки-партнеры сворачивают нить РНК, взаимодействуя с ней множество раз, и только после этого встают на свои места и образуют законченную структуру.

Полученные данные, по мнению исследователей, также намекают на существование неизвестных факторов сборки РНК, скорее всего, белков, которые не присутствовали в их лабораторных экспериментах по визуализации, но которые можно обнаружить в клетках. Такие белки могут увеличивать эффективность свертывания РНК.

Это исследование позволит понять, как искажается РНК и как это можно исправить. Ученые считают, что многие заболевания связаны с неправильным сворачиванием и связанной с этим обработкой РНК в клетках. По словам ученых, их работа также в перспективе позволит улучшить методы лечения, нацеленные на рибосомы. Например, некоторые современные антибиотики, в том числе аминогликозиды, работают, связываясь с частями бактериальных рибосом, которых нет на органеллах человеческих клеток. Эти препараты могут иметь побочные эффекты, потому что они также повреждают рибосомы хороших бактерий — например, в кишечнике.