Molekuły białka "zaadresowane" na dostawę do błony komórkowej
W artykule prezentującym wyniki nowych badań, który ukazał się w czasopiśmie Nature Structural and Molecular Biology, naukowcy z Uniwersytetu w Umeå w Szwecji wyjaśniają, w jaki sposób komórka zapewnia prawidłową dystrybucję białek w swoim wnętrzu. Stworzyli szczegółowy obraz białek wyposażonych w swego rodzaju etykiety, służące do kierowania białek w drodze przez błonę komórkową. Większość organizmów o złożonej budowie składa się z niezliczonych komórek, które z kolei same pełne są skomplikowanych form. Komórki osiągają tak zaawansowaną organizację w dużej mierze dzięki temu, że rozmaite białka trafią w odpowiednie miejsce. Sposób, w jaki tego dokonują żywo interesuje naukowców. Jeżeli poznamy, w jaki sposób komórki ustalają, które białka i gdzie mają trafić wewnątrz komórki, a które mają zostać wyeksportowane, będziemy w stanie przeprojektować system na naszą korzyść. Jednakże mechanizm, dzięki któremu odrębne rodziny białek są wysyłane na swoje odpowiednie miejsca w komórce pozostaje jedną z najbardziej frapujących zagadek w biologii. Nawet pierwszy krok jest zagadkowy: z pozoru dziwne przechodzenie dużych polipeptydów przez gęste, nieprzepuszczalne wnętrze błony retikulum endoplazmatycznego. Niemniej naukowcy poznają niektóre z podstawowych zasad procesu. Obszerne informacje dostarczone ostatnio przez naukowców z Umeå wyjaśniają sposób, w jaki białka są eksportowane nawet całkowicie z komórki. Pierwszy etap mechanizmu eksportującego opiera się na kompleksie molekularnym. Składa się z małej molekuły kwasu rybonukleinowego (RNA) powiązanej z pięcioma określonymi polipeptydami. Łącznie tworzą cząsteczkę rozpoznającą sygnał (SRP). Ten kompleks poszukuje białek przeznaczonych na eksport i łączy się z nimi. Podobnie jak w przypadku SRP, odkryto już pewną regułę, która działa właściwie w tej samej formie we wszystkich komórkach: "etykieta adresowa". Komórki wydają się wykorzystywać krótkie sekwencje aminokwasów, z których składają się białka, jako etykiety ostatecznego miejsca przeznaczenia białka. Bez tej sekwencji sygnałowej białko nie może wchodzić w interakcje z SRP i poruszać się przez retikulum endoplazmatyczne. Ten właśnie sygnał jest usuwany w procesie przechodzenia przez błonę, a do akcji wkracza inny sygnał. Inne sekwencje aminokwasów mogą również działać jak sygnał do dalszych etapów sortujących - to fascynujący obszar badań. Znana jest już naukowcom jedna z tych dodatkowych etykiet peptydowych: sekwencja zakotwiczająca. Sekwencje zakotwiczające często występują na końcówkach białek. Złożone z hydrofobowych aminokwasów mają za zadanie ścisłe przytwierdzenie białek do błon. Co dziwne, niektóre sekwencje zakotwiczające działają jedynie w swojej ostatecznej lokalizacji, która znajduje się na zewnątrz błony retikulum endoplazmatycznego lub innej błony na ścieżce eksportowej. Te skomplikowane mechanizmy funkcjonują we wszystkich komórkach zwierzęcych i roślinnych, ale methanococcus jannaschii - autotroficzny organizm hipertermofilny należący do królestwa Archebakterii - jest znacznie prostszy. Ten jednokomórkowy mikroorganizm zapewnił naukowcom z Umeå prostszy system układ modelowy do badania budowy SRP z naprowadzającą sekwencją sygnałową i bez niej. Wykorzystana została technologia zwana krystalografią rentgenowską. "Zmiany strukturalne okazały się znacznie większe niż wcześniej przewidywano" - wyjaśnia Elisabeth Sauer-Eriksson, profesor z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Umeå. "Przynoszą nam szczegółowe wyjaśnienia co do roli pełnionej przez SRP w transporcie białek. Te specyfikacje strukturalne mogą również posłużyć za model funkcjonowania SRP na różnych poziomach w czasie transportu białek." Jeżeli udałoby się rozpracować ten pomysłowy mechanizm, dzięki któremu komórki etykietują i sortują białka do wyeksportowania, inżynierowie genetyczni mogliby wówczas doprowadzić mikroorganizmy do wydzielania dowolnego białka. Badania zostały dofinansowane przez Szwedzką Radę ds. Nauki, Ośrodek Badań Mikrobiologicznych w Umeå i Fundację Kempe.Więcej informacji: Uniwersytet w Umeå http://www.umu.se/english/ Nature Structural and Molecular Biology http://www.nature.com/nsmb/index.html
