مجموعه پروتئین ها برای تشکیل ساختارهای ماکرومولکولی بزرگتر در سلول ها به ریبوزوم ها و در نتیجه با سنتز آنها از طریق فرآیند ترجمه مرتبط است. این نتیجه مطالعات اخیر دانشمندان دانشگاه وورزبورگ و موسسه ماکس پلانک (MPI) برای شیمی بیوفیزیک در گوتینگن است. ریبوزوم ها نقش یک "نقطه بازرسی" کیفیت را در این زمینه به عهده می گیرند: آنها مطمئن می شوند که پروتئین های تازه ساخته شده مستقیماً به خطوط تولید مجتمع های ماکرومولکولی وارد می شوند. محققان نتایج خود را در مجلات Cell Reports و The EMBO Journal منتشر کرده‌اند.
بازی لگو در سطح مولکولی
"در سطح مولکولی به عنوان آجرهای لگو فکر کنید: یک آجر به آجر بعدی متصل می شود تا زمانی که محصول تمام شود. اگر فقط از یک آجر معیوب یا اشتباه استفاده شود، ممکن است کل ساختمان در نتیجه به خطر بیفتد. " پروفسور اوتز فیشر دارای کرسی بیوشیمی در دانشگاه وورزبورگ است. او برای سال‌ها در حال تحقیق در مورد چگونگی مونتاژ ماشین‌های به اصطلاح ماکرومولکولی در داخل سلول‌ها بوده است. تمرکز تحقیقاتی او بر روی اسپلایسوم‌ها است: این کمپلکس‌های بزرگ RNA-پروتئین بخش ضروری بیان ژن در سلول‌ها هستند. وظیفه آنها حذف بخش هایی از RNA پیام رسان است که حاوی اطلاعات رمزگذاری پروتئین نیستند و بخش های مربوطه حامل اطلاعات را متحد می کنند.
در آخرین کار خود، تیم فیشر به همراه همکارانش از گوتینگن کل توالی تولید به اصطلاح snRNP، زیرواحدهایی که اسپلایسئوزوم ها را تشکیل می دهند - از سنتز اجزای منفرد گرفته تا مونتاژ و ترکیب آنها را کشف کرده اند. ماشین کارکردهآنها در این فرآیند یک بازیکن غیرمنتظره را شناسایی کردند: ریبوزوم.
نقش ریبوزوم
ریبوزوم ها موجوداتی هستند که اطلاعات ژنتیکی (به شکل mRNA) به پروتئین ها ترجمه می شود. این که چگونه این پروتئین های منفرد متعاقباً برای تشکیل ماشین های ماکرومولکولی جمع می شوند تا همین اواخر به طور کامل رمزگشایی نشده بود. با این حال یک چیز قطعی بود: این تصور که ریبوزوم ها پروتئین های منفرد را در داخل سلول آزاد می کنند، جایی که در جستجوی همتای مشابه در آن پرسه می زنند، قطعا نمی تواند درست باشد. Ashwin Chari، رهبر گروه پروژه در MPI برای شیمی بیوفیزیک، می گوید: "داخل سلول ها برای این کار بسیار شلوغ است." برای تشکیل کمپلکس پروتئین ها خیلی طول می کشد. آنها با تشکیل ساختارهای اشتباه گیر می کنند و در بدترین حالت باعث ایجاد بیماری های شدید مانند آلزایمر می شوند.
الهام پاک نیا که به طور تجربی کل پروژه را هدایت می کند، می گوید: «بنابراین، مکانیسمی باید در سلول های زنده وجود داشته باشد که از پروتئین های تازه سنتز شده در ریبوزوم محافظت می کند و فقط به آنها اجازه می دهد با همتای صحیح خود ارتباط برقرار کنند..دانشمندان برای اولین بار توانسته اند ثابت کنند که این فرض در واقع درست است. بر این اساس، ریبوزوم پس از سنتز، پروتئین‌ها را به‌طور تصادفی در سیتوزول آزاد نمی‌کند، بلکه آنها را تا زمانی که کمک‌کنندگان خاص، به‌اصطلاح chaperones، همتایان منطبق را تحویل دهند، نگه می‌دارد. با انجام این کار، ریبوزوم اطمینان می دهد که تنها ساختار مورد نظر شکل می گیرد و بنابراین علاوه بر تولید، نقش یک "بازرس کیفیت" را نیز بر عهده می گیرد.
سرمایه گذاری هنگفت در تنظیم و کنترل
طبق گفته دانشمندان، "معیارهای کیفیت بسیار بالا" یک اصل اساسی عملکرد سلولی است. آنها توانستند نشان دهند که اغلب در مونتاژ ماشین‌های ماکرومولکولی تعداد بیشتری نسبت به بلوک‌های سازنده نقش دارند. اوتز فیشر می گوید: «این کاتالیز به خودی خود به منابع بسیار کمتری نسبت به تنظیم و کنترل نیاز دارد.».
تلاش عظیم موجه است: به عنوان مثال، خطاها در هنگام مونتاژ اسپلایسئوزوم باعث آتروفی عضلانی نخاعی می شود.این اختلال با از دست دادن نورون های حرکتی به ویژه در نخاع مشخص می شود که باعث تحلیل عضلانی و فلج افراد مبتلا می شود. همچنین اعتقاد بر این است که تا شدن نادرست پروتئین باعث ایجاد بیماری های مختلف دیگر از دیابت گرفته تا آلزایمر می شود.
یک اصل کلی
حتی اگر فیشر و همکارانش در گوتینگن نقش ریبوزوم را در مونتاژ ماکرومولکول ها با استفاده از بلوک های سازنده اسپلایسئوزوم به عنوان یک سیستم مدل روشن کرده اند، محققان متقاعد شده اند که این یک مورد مجزا نیست. چاری می‌گوید: «ما دلایل خوبی داریم که باور کنیم این یک اصل کلی است. به هر حال، سایر ماکرومولکول‌ها نیز باید در شرایط شلوغ مشابه سنتز شوند و در عین حال بالاترین استانداردهای ایمنی را حفظ کنند.
