Forskere viser, at proteinfremstillingsmaskiner kan skifte gear med en lille strukturel ændringsproces

I en nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet "Molecular Cell", har forskere kastet lys over, hvordan proteinfremstillingsmaskineriet i celler kan skifte gear og producere forskellige proteiner med bemærkelsesværdig præcision. Denne opdagelse giver ny indsigt i de grundlæggende processer, der styrer genekspression og proteinsyntese, som er afgørende for alle levende organismers funktion.

Kernen i proteinsyntesen ligger ribosomet, en kompleks struktur bestående af RNA-molekyler og proteiner. Ribosomer læser den genetiske information kodet i messenger RNA (mRNA) og bruger den til at samle aminosyrer til proteinkæder. Nøjagtigheden af ​​denne proces er afgørende, da selv mindre afvigelser kan have dybtgående virkninger på proteinfunktionen.

Forskerholdet, ledet af forskere ved University of California, Berkeley, fokuserede på et specifikt trin i proteinsyntesen kendt som translationsinitiering. Dette trin involverer binding af et ribosom til mRNA'et og rekruttering af andre faktorer for at starte samlingen af ​​proteinkæden.

Ved hjælp af en kombination af biokemiske og strukturelle teknikker identificerede forskerne en lille strukturel ændring, der gør det muligt for ribosomet at skifte fra at oversætte et mRNA til et andet. Denne ændring involverer bevægelse af et enkelt domæne inden for ribosomet, som blotlægger et bindingssted for en specifik proteinfaktor. Denne proteinfaktor rekrutterer til gengæld et andet sæt faktorer, der genkender startkodonet på det nye mRNA, og initierer translationen af ​​et andet protein.

Forskerne opdagede også, at denne strukturelle ændring kan reguleres af koncentrationen af ​​et lille molekyle kaldet guanosintrifosfat (GTP) i cellen. GTP fungerer som en molekylær switch, der fremmer konformationsændringen, når dens niveauer er høje, og hæmmer den, når dens niveauer er lave.

Denne reguleringsmekanisme gør det muligt for celler at kontrollere translationen af ​​forskellige mRNA'er og justere produktionen af ​​specifikke proteiner som reaktion på skiftende cellulære forhold eller miljømæssige signaler. For eksempel, når en celle skal producere mere af et bestemt protein, kan det øge niveauerne af GTP, hvilket igen fremmer den strukturelle ændring i ribosomet og letter translationen af ​​det tilsvarende mRNA.

Resultaterne af denne undersøgelse uddyber vores forståelse af de molekylære mekanismer, der ligger til grund for proteinsyntese og genekspression. Ved at dechifrere, hvordan ribosomet kan skifte gear og tilpasse sig forskellige mRNA'er, får forskerne indsigt i den indviklede regulering af cellulære processer og udviklingen af ​​potentielle terapeutiske strategier for sygdomme forårsaget af proteinfejlfoldning eller dysregulering.