Искусственная рибосома, получившая название Ribo-T, была создана в лабораториях Александра Манкина, директора Центра биомолекулярных наук фармацевтического колледжа UIC, и Майкла Джеветта, доцента кафедры химической и биологической инженерии. Рибосома, созданная человеком, может быть использована в лаборатории для того, чтобы делать то, чего не могут сделать естественные рибосомы.
Когда клетка производит белок, мРНК (информационная РНК) копируется из ДНК. Две субъединицы рибосом, одна большая и одна маленькая, объединяются на мРНК, образуя функциональную единицу, которая собирает белок в процессе, называемом трансляцией.
Как только молекула белка завершена, субъединицы рибосомы, которые сами состоят из РНК и белка, отделяются друг от друга.В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи описывают структуру и свойства Ribo-T, рибосомы с субъединицами, которые не разделяются.
Ribo-T может быть настроен на производство уникальных и функциональных полимеров для изучения функций рибосом или создания дизайнерских терапевтических средств — и, возможно, однажды даже небиологических полимеров.Ничего подобного еще никто не разработал.
«Мы чувствовали, что есть небольшой — очень маленький — шанс, что Ribo-T сможет работать, но мы не знали, — сказал Манкин.Манкин, Джуэтт и их коллеги были разочарованы в своих исследованиях тем, что субъединицы рибосом распадались и собирались вместе в каждом цикле синтеза белка.
Могут ли подразделения быть постоянно связаны друг с другом? Исследователи разработали новую дизайнерскую рибосому с привязанными субъединицами — Ribo-T.«В конечном итоге мы смогли показать, что, создав сконструированную рибосому, в которой рибосомная РНК разделяется между двумя субъединицами и связана этими небольшими связями, мы действительно можем создать систему двойной трансляции», — сказал Джуэтт.«Было удивительно, что наша гибридная химерная РНК могла поддерживать сборку функциональной рибосомы в клетке.
Также было удивительно, что эта привязанная рибосома могла поддерживать рост в отсутствие рибосом дикого типа», — сказал он.Ribo-T работал даже лучше, чем полагали Манкин и Джуэтт. Ribo-T не только производил белки в пробирке, но и мог производить достаточное количество белка в бактериальных клетках, в которых отсутствовали естественные рибосомы, для поддержания жизни бактерий.Джевет и Мэнкин были этому удивлены.
Ранее ученые полагали, что способность двух рибосомных субъединиц разделяться необходима для синтеза белка.«Очевидно, это предположение было неверным», — сказал Джеветт.
«Наша новая фабрика по производству белка обещает расширить генетический код уникальным и преобразующим образом, предоставляя захватывающие возможности для синтетической биологии и биомолекулярной инженерии», — сказал Джуэтт.«Это захватывающий инструмент для изучения функций рибосом путем экспериментов с наиболее важными частями машины для синтеза белка, которые ранее были« неприкосновенными », — добавил Манкин.