Сложно то, что нуклеотиды мРНК просто следуют друг за другом, а рибосома должна определять место для начала чтения. Если первый триплет для декодирования выбран неправильно, рибосома начинает синтезировать неправильный белок, который будет бесполезен или даже токсичен для клетки.Сканирование и скольжение«Для решения этой проблемы существует специальный механизм — сканирование рибосом», — говорит соавтор исследования Илья Теренин. «Во-первых, малая субъединица рибосомы, предварительно загруженная особыми белками, связывает конец мРНК (что можно рассматривать как« фотокопию »того, что записано в ДНК: это как руководство для сборки молекулы белка).
Затем рибосома начинает двигаться вдоль мРНК, сканируя нуклеотиды, как на конвейерной ленте. Чаще всего отправной точкой является триплет AUG («урацил-аденин-гуанин»).
Когда рибосома находит его, она прекращает сканирование и начинает сборку белка. Ранее считалось, что распознавание AUG является конечной точкой процесса, ведущего к началу синтеза белка с этой конкретной позиции, но теперь, похоже, это не всегда так ».Когда малая субъединица встречается с кодоном AUG, она может начать сборку белковой молекулы (инициировать трансляцию), а может и не начать. Это зависит от того, какой набор вспомогательных белков доступен в данный момент.
Эти особые белки называются факторами инициации эукариот (eIF). eIF2, например, является одним из наиболее важных факторов для эукариот (организмов, клетки которых содержат ядро, включая человека). eIF2 представляет собой первый «строительный блок» любого белка — аминокислоту метионин. В конце процесса инициации большая рибосомная субъединица присоединяется к малой. Когда все компоненты находятся в клетке в достаточном количестве, происходит гидролиз (разложение) молекулы гуанозинтрифосфата (ГТФ), что служит сигналом для связывания большой рибосомной субъединицы и последующего начала трансляции.
Молекула GTP связана с фактором трансляции eIF2, но eIF2 не может гидролизовать GTP сам по себе — и настало время для другого вспомогательного белка, eIF5, выйти на сцену. Доступность eIF5 определяет, гидролизуется GTP или нет.
«Оказалось, что если этого гидролиза не происходит, малая субъединица игнорирует распознанный кодон AUG и скользит вниз, как ни в чем не бывало. Мы назвали это недавно обнаруженное явление« скольжением »», — резюмирует Сергей Дмитриев.Семейное скольжение
Сказанное можно пояснить следующей аналогией. Маленькую субъединицу рибосомы можно рассматривать как суетливую младшую сестру, которая просыпается рано утром и хочет поиграть со своим набором Meccano — синтезировать белок из «строительных блоков», аминокислот.
Большая субъединица — ее старшая сестра, которая знает правила игры и, в отличие от младшей, умеет читать руководство по сборке красивых и сложных молекул, но она не хочет вставать так рано после предыдущей ночной вечеринки. Но она понимает, что младшая сестра будет плакать, если не поиграть с ней, и вспоминает, что вчера она обещала присоединиться к игре, поэтому разумно устанавливает несколько сигналов тревоги (кодоны AUG).
Однако, как и все люди, которые устанавливают несколько будильников, она редко встает после первого звонка, игнорируя первый сигнал AUG. Чтобы она встала, нужно приготовить на завтрак ее любимые оладьи (гидролизовать ГТФ), чтобы их запах выманил соню из-под уютного одеяла. Папа (eIF2) обычно рано встает, он даже муку уже купил (связанный GTP), но его единственный кулинарный опыт — это варение яиц.
Но мама (eIF5) умеет готовить блины, поэтому успех всего плана зависит от нее.Таким образом, скольжение игнорирует сигнал тревоги. Но при наличии всех необходимых факторов старшая сестра просыпается, ест и идет играть (синтезировать белки) с младшей сестрой.Признать или не признать: вот в чем вопрос.
Обнаружение скольжения бросает вызов давнему предположению, что процесс выбора начальной точки трансляции заканчивается распознаванием кодона AUG. Оказалось, что решающим событием здесь является не признание AUG, а гидролиз GTP.Интересно, что стартовый кодон примерно в половине мРНК человека не является первым AUG от конца молекулы, но может быть вторым, третьим и даже более удаленным. До сих пор единственным объяснением этого было явление, называемое «просачивающееся сканирование» — процесс, когда рибосома «проходит мимо» первого кодона AUG, не узнавая его.
Однако сканирование с утечкой требует, чтобы первый AUG находился в конкретном нуклеотидном контексте, и это не всегда так. Ученые показали, что есть другое возможное объяснение: распознавание этих «преждевременных» AUG все еще продолжается, но после этого рибосома все еще может возобновить движение и достигает правильного стартового кодона — благодаря скольжению.