پروتئین ها بازیگران کلیدی هستند که ساختار و عملکرد سلولی را تنظیم می کنند. DNA که به عنوان طرح اولیه سنتز پروتئین عمل می کند، ابتدا به یک RNA پیام رسان (mRNA) رونویسی می شود، که بیشتر خوانده می شود و توسط ماشین های ماکرومولکولی به نام ریبوزوم به یک زنجیره پلی پپتیدی (پروتئین “نوزاد”) ترجمه می شود. در اینجا، ریبوزوم اساساً به عنوان یک تونل عمل می کند که قطار mRNA از آن عبور می کند و اسیدهای آمینه به صورت متوالی بسته به توالی های mRNA برای تشکیل یک پلی پپتید جمع می شوند.
با این حال، توالی های ذاتی خاصی در پلی پپتید می توانند باعث خاتمه زودرس ترجمه شوند. از آنجایی که سنتز پروتئین یک فرآیند ضروری سلولی است، این رویداد می‌تواند خطر بزرگی را به همراه داشته باشد که منجر به اختلال عملکرد پروتئین یا سنتز پروتئین‌های ناقص می‌شود. در پلی پپتیدهای نوپا (تازه سنتز شده)، این توالی منقطع، که سرشار از بقایای اسید آمینه با بار منفی است، به عنوان یک توالی “بی ثبات سازی ریبوزوم ذاتی” (IRD) شناخته می شود. با وجود چنین توالی‌هایی که در ژنوم پراکنده شده‌اند، چگونه سلول‌ها از چنین خاتمه زودرس اجتناب می‌کنند و ترجمه بی‌وقفه را تضمین می‌کنند؟
تیمی از محققان از فناوری توکیو به رهبری پروفسور هیدکی تاگوچی اکنون به این سوال کلیدی در اخیراً منتشر شده خود پاسخ داده اند. مجله EMBO مقاله. با توجه به اینکه وظیفه اصلی ریبوزوم به سادگی پلیمریزاسیون اسیدهای آمینه به پلی پپتید است، نیاز به ساختار تونلی روشن نیست. و موانع طولانی شدن ترجمه.” پروفسور تاگوچی توضیح می دهد.
محققان با تجزیه و تحلیل مشخصات گسترده پروتئوم سیستم مدل باکتریایی شروع کردند. اشریشیا کلیو توالی های IRD را در بین پروتئین های مختلف شناسایی کرد. با ساخت توالی‌هایی با طول‌های مختلف قبل از نقوش IRD، آنها توانستند نشان دهند که توالی‌های پپتیدی که تونل ریبوزومی را در بر می‌گیرند می‌توانند با بی‌ثباتی توسط توالی IRD به روشی وابسته به طول اما مستقل از توالی مقابله کنند. آنها همچنین خاطرنشان کردند که توالی های طولانی تر با راندمان کاهش IRD بهتر مرتبط هستند.
سپس، آنها به بررسی اینکه چگونه خواص باقی مانده اسید آمینه در پلی پپتید نوپا و توزیع آنها در سراسر پروتئوم بر IRD تأثیر می گذارد، پرداختند. آنها با استفاده از جایگزین‌های اسید آمینه مختلف قبل از توالی IRD دریافتند که باقیمانده‌هایی با زنجیره‌های جانبی حجیم‌تر نسبت به زنجیره‌های کوچک‌تر می‌توانند به طور موثرتری از IRD جلوگیری کنند. علاوه بر این، آنها یک سوگیری در توالی اسیدهای آمینه در سراسر پروتئوم مشاهده کردند. جالب توجه است، فریم‌های خواندن باز که پروتئین‌ها را کد می‌کنند، با باقیماندههای اسید آمینه حجیم‌تر به سمت مناطق N-ترمینال که ابتدا ترجمه می‌شوند، غنی شدند. محققان حدس می‌زنند که این باقیماندههای حجیم، ورودی محل خروج ریبوزومی را اشغال می‌کنند، در نتیجه دستگاه ترجمه را با پل زدن زیر واحدهای کوچک و بزرگ ریبوزومی تثبیت می‌کنند. علاوه بر این، با لغو پروتئین‌های خاص در تونل خروجی ریبوزومی، افزایش IRD را پیدا کردند، که نشان می‌دهد فعل و انفعالات بین پپتید نوپا و پروتئین‌های ریبوزومی به تداوم ترجمه کمک می‌کند.
با هم، این یافته‌ها یک مکانیسم تنظیمی ذاتی را نشان می‌دهند که در آن پپتید نوپا در همکاری با تونل ریبوزومی به حفظ ثبات ریبوزومی و تداوم در طول ترجمه کمک می‌کند.
پروفسور تاگوچی در پایان می گوید: “یافته های ما یک سیستم بازخورد مثبت را نشان می دهد که در آن تونل ریبوزومی توسط محصول خود برای ترجمه بی وقفه اشغال شده است. ما در مورد نقش زنجیره های پپتیدی نوپا در تونل خروجی ریبوزومی در تضمین سنتز پروتئین کارآمد گزارش می دهیم.”
به نظر می رسد تلاش برای ثبات ریشه های زیر سلولی عمیقی دارد.
منبع داستان:
مواد ارائه شده توسط موسسه فناوری توکیو. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.