Kako nastajajo proteinski kompleksi?

V današnjem Znanstvenem britoffu se odpravljamo v notranjost celice. Okoli nas plavajo in se drenjajo številne molekule. V veliki meri lahko zapazimo predvsem molekule proteinov. Opazimo lahko tudi, da so te zgrajene iz enostavnih aminokislinskih ostankov, ki se nanizajo v zaporedju, ki je določeno z zaporedjem molekule mRNA, ki se je že prej prepisala iz molekule DNA.

Opazimo lahko, da posamezni proteini sodelujejo v številnih procesih in med seboj sodelujejo, interagirajo in komunicirajo. Zelo pogost je tudi pojav, ko se več proteinov združi v kompleks, ki nato opravi točno določeno biološko funkcijo. V primeru, da je kateri od posameznih proteinov v kompleksu poškodovan ali pa okvarjen, se kompleks ne bo sestavil in ne bo opravil svoje funkcije in bo tako ogrozil celico. Še več, zgolj en napačno zvit protein v celici bo lahko preko interakcij z drugimi proteini vplival na njihovo strukturo in jih tako spremenil, da ti proteini ne bodo več funkcionalni.

Zaradi navedenih razlogov mora biti sestavljanje proteinskih kompleksov v celici zelo nadzorovan proces. In prav vprašanje, kako nastajajo proteinski kompleksi v celici, je bilo vprašanje, ki so si ga zastavili v raziskovalni skupini z Univerze v Heidelbergu. Študija se je osredotočila na evkariontsko celico, torej takšno, kot jo najdemo v rastlinah, živalih in glivah. Do sedaj je v znanstveni srenji veljalo prepričanje, da se posamezni proteini najprej sintetizirajo v procesu translacije na ribosomu, nato se zvijejo ter oddifundirajo v gosto raztopino citoplazme, kjer se združijo s partnerskimi proteini, ki nato tvorijo kompleks.

Raziskovalke in raziskovalci z Univerze v Heidelbergu so v svoji prelomni študiji razkrili, da se proteini v komplekse združujejo, še preden so ti do konca sintetizirani. Pravimo, da nastanek proteinskega kompleksa poteka kotranslacijsko. Za uspešno potrditev hipoteze so se znanstveniki poslužili kombinacije naprednejših molekularnobioloških metod, kot so ribosomsko profiliranje, detekcija s protitelesi ter določanje nukleotidnega zaporedja RNA. Tehnike so jim omogočile povezavo časovne ter krajevne komponente interakcij med posameznimi opazovanimi proteini.

Kot so ugotovili, se torej nastajajoči protein dokončno zvije v stiku s partnerskimi proteini v kompleksu. Takšna regulacija je izjemno koristna, saj zmanjša možnost, da bi se nastajoči protein nepravilno zvil in tvoril toksične agregate. Pričujoče odkritje raziskovalk in raziskovalcev iz Heidelberga predstavlja pomemben prispevek k razumevanju zvijanja proteinov ter sestavljanja proteinskih kompleksov v celici.

Proteini in njih kompleksi često ne dajo spati Urošu.

(Iz)vir: Shiber A. et al. Cotranslational assembly of protein complexes in eukaryotes revealed by ribosome profiling, Nature 561, 268–272 (2018).