Ученые биологического факультета МГУ совершили важное открытие, применив методы биохимического и протеомного анализа. Они доказали, что митохондрии пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) содержат рибосомы с различным белковым составом. Это опровергает давнее убеждение научного сообщества о единообразии рибосом в пределах одной биологической системы. Исследование, поддержанное Российским научным фондом, опубликовано в авторитетном журнале «Биохимия».
Рибосомы: универсальные молекулярные фабрики
Рибосомы представляют собой сложные молекулярные комплексы, ответственные за синтез всех белков клетки. Их фундаментальная структура универсальна: длинные рибосомные РНК взаимодействуют с десятками специфических белков, формируя прочные связи между собой.
Миф о постоянстве белкового состава
Хотя белковый состав рибосом различается у разных видов, долгое время считалось аксиомой, что внутри одного организма все рибосомы идентичны по основному набору белков. Предполагалось, что в каждой клетке синтез белка осуществляют абсолютно одинаковые рибосомы (исключая временно связывающиеся белки).
Миторибосомы дрожжей как ключ к открытию
Исследователи МГУ подвергли сомнению этот постулат. Объектом их изучения стали миторибосомы в митохондриях пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Митохондрии, жизненно важные органеллы эукариотических клеток, обладают собственным геномом и аппаратом для синтеза белка, включая митохондриальные рибосомы.
Инновационная методика исследования
Ученые выделили белки миторибосом дрожжей и временно ассоциированные с ними белки. Гены этих белков модифицировали, добавив последовательность для "метки" (участок гемагглютинина вируса гриппа). Специфические антитела к метке закрепили на носителе. При нанесении фракций миторибосом на носитель связывались только те, что содержали меченый белок. Это позволило выделить чистые фракции рибосом с конкретными белками. Последующий количественный протеомный анализ и статистическая обработка данных убедительно показали различия в белковом составе разных фракций миторибосом.
Перспективы сотрудничества и будущих открытий
«Наши результаты необычны и крайне интересны, — поделился руководитель исследования, профессор МГУ Петр Каменский. — Ранее считалось невозможным существование рибосом разного состава в одной клетке или митохондрии, но наши данные ясно указывают на обратное. Теперь ключевая задача — понять функциональную роль этого феномена. Мы предполагаем, что в митохондриях дрожжей развилась уникальная специализация трансляции, где разные белки синтезируются разными рибосомами. Проверить эту гипотезу помогут структурные исследования. И нам очень повезло: в этом году стартовал мегагрант Российского научного фонда под руководством Алексея Амунтса, ведущего мирового эксперта по структуре миторибосом. Мы с оптимизмом ожидаем, что совместная работа с Алексеем позволит визуализировать этот удивительный специализированный процесс трансляции в дрожжевых митохондриях, что станет значительным научным прорывом!»
