Игорь Лалаянц
Логистика доставки информационной РНК к рибосомам эндоплазматической сети чрезвычайно сложна. Иллюстрация создана с помощью Giga Chat
Cлова, пришедшие из латыни, иногда меняют свой исходный смысл. Например, ботаники часто имеют дело с вольвоксом (лат. Volvox) – это род подвижных колониальных организмов, относящийся к отделу зеленых водорослей. Быстро двигающиеся округлые шары вольвокса обитают в стоячих пресных водоемах. А на улице мы можем наблюдать шведские авто с практически тем же названием – Volvo. Слово это ведут от volvere, то есть быстрое движение. Оно же используется для большого банковского сейфа, объем которого сравним с храмовым куполом.
Сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Ром (Rome) в 1986 году увидел некие полые белковые частицы овальной формы с двумя мелкими головками на полюсах. Число этих «бочек» в клетке достигает 10 тыс. Частицы могут разделяться на половинки. Не удивительно, что Ром назвал «бочки» вольтами (volts). Функционал этих volts пытаются разгадать вот уже 40 лет.
За прошедшие десятилетия было выяснено, что стенки протеиновых «бочонков» образуют 78 длинных альфа-спиралей MVP – большого вольт-протеина. На конце ее имеется участок взаимодействия с мишенью, которой является РАВР – протеин связи полиаденила, последовательности ААА, или буквы генетического кода. Внутри volts имеется два белковых кольца, придающих ему форму и прочность, а также протеин ТЕР, представляющий собой фрагмент теломеразы. Последняя представляет собой фермент хромосомных концов-теломер, одноцепочная ДНК которых синтезируется на матрице РНК (как у некоторых раковых вирусов и ВИЧ).
Клеточные протеазы, ферменты, расщепляющие протеины, разрушают вольты, в результате чего высвобождаются молекулы CCL21. Они представляют собой сигнал-стимулятор, способствующий активации иммунных клеток. Ром и многие другие исследователи полагали, что внутриклеточные вольты представляют собой протеиновые «мусоросборщики», роль которых неоценима для поддержания жизни клеток. Кстати, именно поэтому их так много в цитоплазме.
Исторически было принято описывать механизм реализации генетической информации, хранимой в ДНК ядра и митохондрий, как копирование активных генов в виде копий информационных РНК (иРНК). Те, в свою очередь, идут к рибосомам, где и происходит синтез белков. При этом не было ответа на один важный вопрос: какова, так сказать, логистика доставки иРНК к рибосомам эндоплазматической сети…
Более удачливыми и успешными в решении проблемы вольтов оказались ученые Массачусетского технологического института (МИТ). Результаты их работы опубликованы в одном из недавних номеров журнала Science. Американские ученые поначалу задались вопросом о роли упомянутого выше белка РАВР. Как оказалось, он «цепляет» молекулу иРНК за один из концов, что стабилизирует ее и способствует сохранности. Известно, что иРНК «живут» в клетке всего лишь минуты, в любом случае не дольше двух часов. Далее авторы получили протеин MVP-PABP, который необходим для сохранения иРНК в полости вольта (наподобие сейфа банка). Все это было продемонстрировано на примерах активности генов, стимулируемой тепловым шоком и кислородным (оксидативным) стрессом.
Преимущество вольтов в том, что они сохраняют генетическую информацию во времени. И это позволило назвать их «временными» (Time Vaults). Так, раковые клетки выключали активность генов после внесения в среду ее ингибиторов. Но после добавления второго средства у раковых клеток возникала резистентность к лечению. Это происходило в результате разрушения вольтов раковыми протеазами и высвобождения иРНК-копий ранее активных генов. Так был открыт ранее неизвестный механизм развития раковой устойчивости.
Ученые Массачусетского технологического института объяснили также неудачу Рома в его попытках связать иРНК с вольтами. Дело в том, что Ром использовал молекулы различных «фастенеров»-связок (сравните: fasten your belt – объявление в салоне самолета или машины). Калифорниец в течение многих лет пытался «наполнить» как можно больше вольтов. А вот в МИТ от этого отказались, сконцентрировавшись на немногих.
Авторы надеются, что с помощью TimeVaults им удастся определить активность всех генов в отдельных клетках, что позволит более нацеленно определять терапию конкретного человека или животного. Мыслится также использовать вольты для создания более эффективных и специфичных вакцин. Уже идут работы по генам стволовых клеток и смене их ансамблей по мере созревания и активности последних – ученые назвали это получением молекулярного «селфи» клеток. В планах также выявление генных «симфоний» клеток животных.
