Медицина 2.0

Ученым из США, Бразилии и Японии удалось проследить за поведением отдельных рибосом в процессе трансляции. Для этого был использован оптический пинцет и специальным образом сконструированная молекула мРНК: ее центральная часть комплементарна самой себе и формирует шпильку. Свободные концы мРНК были прикреплены к микрошарикам при помощи комплементарной ДНК, а микрошарики, в свою очередь, находились в оптических ловушках или же на кончике микропипетки. Благодаря этой конструкции можно было следить за длиной мРНК (вернее, за длиной ее одноцепочечных участков) и процессом разворачивания шпилечной структуры.



В процессе трансляции рибосома двигалась по мРНК и, дойдя до шпильки, начинала расплетать ее, в результате чего расстояние между концами мРНК возрастало. Ученые рассчитали расстояние, на которое одна рибосома перемещается за один акт транслокации, время, необходимое для транслокации, а также время задержки рибосомы на одном месте мРНК. Оказалось, что за один шаг рибосомы длина мРНК удлинялась на 2,7 нм, что соответствует шести нуклеотидам. Это означает, что при транслокации рибосома перемещается ровно на три нуклеотида, то есть один кодон! Время транслокации оказалось равным 0,078±0,045 секунд.



Если в скорости транслокации рибосомы проявили некоторое единодушие, то паузы в процессе трансляции были совершенно непредсказуемы. Среднее время, проводимое одной рибосомой на одном месте, составило 2,2 секунды, однако некоторые из них задерживались на мРНК на десятки секунд и даже минуты, тогда как другие проходили те же самые участки мРНК без задержек.



Только 4 из 29 рибосом смогли пройти весь путь по мРНК до конца, большинство же сошло с дистанции гораздо раньше. Около трети рибосом закончили синтез белка в участке, который оказался очень похож на сайт связывания рибосом. Это нуклеотидная последовательность, которая облегчает посадку рибосомы на мРНК и, по идее, должна находиться перед началом гена. Встретившись же внутри мРНК, она, видимо, задерживает рибосому, поскольку связывается с ней прочнее, чем соседние участки мРНК.



Ученые провели с рибосомами еще ряд замысловатых и увлекательных экспериментов. Они описаны в апрельском номере Nature в статье «Following translation by single ribosomes one codon at a time».

Иллюстрация к статье: Яндекс.Картинки