Californian yliopiston (Santa Cruz) tutkijat ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa havaitsemaan ribosomissa tapahtuvan proteiinisynteesin keskeisen vaiheen, jossa ribosomi suorittaa tarkkoja mekaanisia liikkeitä geneettisen koodin kääntämiseksi proteiiniksi. Tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä.
 |
| Kuvassa näkyvät geenien translaatioon osallistuvat molekyylit: ribosomi (läpinäkyvänä), mRNA (vihreä), elongatiotekijä EF-G (ruskea), ja siirtäjä-RNA:n neljä peräkkäistä positiota sen liikkuessa oikealta vasemmalle translokaation aikana (tumman sininen, vaalean sininen ja harmaa). Siirtäjä-RNA:n positiot ovat kuin neljä molekulaarisen elokuvan pysäytyskuvaa, jotka kuvaavat sen liikkumista ribosomin läpi proteiinisynteesin aikana. (Kuva: H. Noller). |
"Tämä on jotain, mitä alan tutkijayhteisö on yrittänyt selvittää kuluneen vuosikymmenen aikana," kertoo professori Harry Noller. "Olemme onnistuneet kuvantamaan ribosomin toiminnan translokaation aikana, joka on kaikkein monimutkaisin ja olennaisin ribosomin suorittama toiminto."
"Suuri kysymys on ollut se kuinka viestinviejä-RNA (mRNA) ja siirtäjä-RNA (tRNA) liikkuvat samanaikaisesti ribosomin läpi, kun viestienviejä-RNA käännetään proteiiniksi," Noller sanoo. "Siirtäjä-RNAt ovat suurikokoisia makromolekyylejä, joita ribosomissa olevat liikkuvat osat siirtävät nopeasti ja tarkasti 20 kappaletta sekunnissa."
Proteiinisynteesin keskeisin vaihe on translokaatio, joka tapahtuu kun uusi aminohappo on liitetty kasvavaan aminohappoketjuun (valmistumassa oleva proteiini). Siirtäjä-RNA jättää silloin tämän aminohapon taakseen ja siirtyy yhdessä viestinviejä-RNA:n kanssa seuraavaan kohtaan ribosomissa, jossa seuraava kodoni ja siihen liityvä aminohappo voidaan liittää ketjuun. Uusi tutkimus näyttää ribosomin juuri tämän avainvaiheen aikana.
"Me voimme nähdä kuinka ribosomi tekee tämän pyörittämällä pienempää alayksikköä ja me näemme räikän salpamekanismia muistuttavan rakenteen, joka lukitsee translaatiossa olevan lukukehyksen tarkasti paikoilleen."
Translokaatio on kaksivaiheinen, jonka Nollerin laboratorio osoitti vuonna 1989. Ensimmäinen vaihe on siirtäjä-RNA:n vastaanottajapään (johon sen kuljettama aminohappo on kiinnittynyt) siirtyminen. Tämä johtaa hybridi-tilaan, jossa tRNA:n kaksi eri päätä on sitoutunut eri kohtiin ribosomissa: antikodonipää on linjassa yhteensopivan mRNA:n kodonin kanssa yhdessä kohdassa, kun vastaanottajapää on siirtynyt seuraavaan kohtaan. Toisessa vaiheessa tRNA:n antikodonipää siirtyy yhdessä mRNA:n kanssa eteenpäin yhden kodonin verran. Toinen vaihe vaatii katalyytikseen elongaatiotekijä EF-G:n.
Uusi tutkimus näyttää ribosomin näiden kahden vaiheen keskellä; EF-G:n siihen sitoutuneena ja tRNA:n puolimatkassa hybriditilan ja lopputilan välillä.
Noller on käyttänyt vuosikymmeniä ribosomin toiminnan tutkimiseen. Oli hyvin jännittävää nähdä kuinka se liikkuu, hän kertoo.
"Tämä eräs biologian merkittävimmistä [mekaanisista] liikkeistä on geneettisen informaation kääntämisen ytimessä ja nyt me ymmärrämme sen aina molekyylitasolle asti," Noller kertoo.
"Tämän mekanismin on täytynyt olla olemassa heti elämän alusta lähtien."
Professori Nollerin lisäksi tutkimukseen osallistuivat tutkijatohtorit Jie Zhou ja Laura Lancaster, sekä erikoistutkija John Paul Donohue.
Karvakuonolla ei ole tähän paljon lisättävää. Salpamekanismilla varustetun räikän on täytynyt olla olemassa heti elämän alusta lähtien, jotta geneettistä informaatiota on voitu käyttää hyödyksi proteiinien valmistamiseksi. Myös informaation on täytynyt olla olemassa heti alussa. Samoin informaation lähteen.
Raamatun mukaan alussa oli sana (logos).
Lähde:
http://news.ucsc.edu/2013/06/ribosome.html
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti