Биологи Московского государственного университета опровергли устоявшееся мнение о постоянстве и единообразии белкового состава рибосом внутри одной биологической системы. Десятилетиями научное сообщество было уверено, что в клетке конкретного организма все рибосомы, ответственные за синтез белка, имеют идентичный набор основных белков.
Для своего исследования специалисты выбрали митохондрии пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Эти клеточные органеллы имеют собственный геном и аппарат для синтеза белка. Митохондриальные рибосомы, или миторибосомы, хотя и выполняют ту же функцию, что и их собратья в цитоплазме, имеют ряд структурных особенностей. Чтобы проверить гипотезу о возможной неоднородности рибосом, биологи применили комплекс методов биохимического и протеомного анализа. Суть эксперимента заключалась в том, чтобы не просто выделить миторибосомы, но и разделить их на фракции в зависимости от присутствия конкретных белков.
Для этого исследователи использовали оригинальную методику мечения. Гены, кодирующие несколько рибосомных белков, были модифицированы. В них добавили последовательность, кодирующую небольшой участок белка гемагглютинина вируса гриппа, так называемую метку. Эта метка обладает уникальной способностью прочно связываться с определенными антителами. Антитела были закреплены на специальном носителе. Когда через такой носитель пропускали смесь выделенных миторибосом, то задерживались только те из них, что содержали меченый белок. Таким образом ученые смогли получить очищенные фракции миторибосом, гарантированно содержащие тот или иной целевой белок.
Оказалось, что фракции миторибосом, сконцентрированные вокруг разных меченых белков, имеют достоверные различия в своем полном белковом составе. Это означает, что в митохондриях дрожжей одновременно присутствуют популяции рибосом, которые хотя и выполняют общую функцию, структурно не являются абсолютно идентичными.
Результаты нашего исследования оказались весьма неординарными. Устоявшееся представление о том, что в клетке не могут сосуществовать рибосомы разного состава, оказалось опровергнуто. Экспериментальные данные ясно показали, что это возможно. Теперь ученым предстоит разгадать, какую функцию выполняет этот феномен. Исследователи полагают, что у дрожжей митохондрии развили необычный механизм: процесс синтеза белка стал узкоспециализированным, и для производства разных белков клетка использует разные рибосомы.
Проверить эту идею помогут структурные исследования, которые планируется провести в рамках мегагранта Российского научного фонда под руководством ведущего мирового эксперта Алексея Амунтса. Это сотрудничество открывает новые горизонты для понимания фундаментальных основ жизни.
Ранее исследователи из Германии показали, что жизнь могла зародиться в микропорах горячих пород без клеточных оболочек.
