Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Wiadomości

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Naukowcy z UJ odkryli żywą skamielinę molekularną

Naukowcy z UJ odkryli żywą skamielinę molekularną

Międzynarodowy zespół naukowców z grupy badawczej Maxa Plancka w Małopolskim Centrum Biotechnologii UJ (MCB) kierowany przez dr. Sebastiana Glatta rozszyfrował molekularny mechanizm działania systemu transportu siarki, z którego wyewoluowały eukariotyczne systemy ubikwitynacji.

Projekt realizowany był we współpracy z grupą badawczą prof. Sebastiana Leidela z Uniwersytetu Berneńskiego w Szwajcarii. Wyniki badań obu grup zostały niedawno opublikowane w "The EMBO Journal".

Ubikwityna jest niewielkim białkiem występującym we wszystkich komórkach organizmów eukariotycznych, od drożdżowych aż po ludzkie (stąd angielska nazwa ubiquitin, pochodząca od przymiotnika ubiquitous – wszechobecny/powszechny). Działa jak metka, która przyłączana jest do określonego białka, aby je oznaczyć, najczęściej celem skierowania go do degradacji. Z kolei ubikwitynacja to proces znakowania białek ubikwityną przeprowadzany przez trzy białka o różnej aktywności enzymatycznej. Jest to proces specyficzny i kontrolowany. Pozwala na degradację białek, które są niewłaściwie zbudowane, zniszczone lub w danej chwili niepotrzebne. Oprócz degradacji, ubikwitynacja może też kierować białka do innej części komórki lub do udziału w danym procesie komórkowym - wyjaśnia dr Marta Pabiś - główna autorka publikacji.

Opublikowane wyniki po raz pierwszy ujawniają strukturalne i mechanistyczne szczegóły eukariotycznego systemu Uba4-Urm1, który odgrywa kluczową rolę w transporcie siarki oraz w jej przyłączaniu do cząsteczek transferowego RNA (tRNA). Wszelkie zaburzenia modyfikacji tRNA prowadzą do rozchwiania równowagi procesu syntezy białek i są powiązane z zaburzeniami neurologicznymi oraz chorobami nowotworowymi.

System Uba4-Urm1 to część ścieżki wewnątrzkomórkowej aktywującej i przyłączającej siarkę do transferowego RNA (tRNA). Uba4 to białko podobne do enzymów E1 biorących udział w ubikwitynacji, a Urm1 to białko podobne do ubikwityny, które dodatkowo służy do transferu siarki.

Autorzy publikacji prezentują pierwszy trójwymiarowy model struktury molekularnej białka Uba4 (transferaza siarki należąca do enzymów podobnych do E1) wraz ze związanym substratem, białkiem ubikwityno-podobnym, Urm1. Struktura krystaliczna kompleksu Uba4-Urm1 dostarcza nowych informacji dotyczących mechanizmu rozpoznawania substratu oraz sekwencji reakcji enzymatycznych. Ponadto, autorzy odkryli, iż cysteina w miejscu aktywnym enzymu Uba4 odgrywa kluczową rolę w ochronie Uba4 przed niepożądanym przyłączeniem się produktu swojej własnej reakcji enzymatycznej. Jako że ta cecha wydaje się zachowana we wszystkich domenach aktywujących białek E1 oraz E1-podobnych, obserwowana reakcja kowalencyjnego połączenia Uba4-Urm1 może reprezentować ewolucyjne źródło większości systemów ubikwitynacji. Odkrycie szlaku proteolitycznej degradacji białek zależnej od ubikwityny zostało wyróżnione Nagrodą Nobla, a różnorodne ścieżki ubikwitynacji obejmują tysiące białek komórkowych. Systemy degradacji białek zależne od ubikwityny i podobnych jej białek są obiektem licznych projektów akademickich i przemysłowych, mających na celu wykorzystanie tych białek do poszukiwania nowych markerów diagnostycznych oraz leków.

- Eukariotyczne systemy znakowania białek ubikwityną mogą wywodzić się od prokariotycznych systemów transferu siarki – wyniki naszych badań jako pierwsze dowodzą, że układ Uba4-Urm1 reprezentuje brakującą „skamielinę molekularną” łączącą obydwa systemy - wyjaśnia dr Marta Pabiś.

- Wraz z wielką mocą łączy się wielka odpowiedzialność – system Uba4-Urm1 bierze na siebie tę odpowiedzialność i chroni się przed niepożądanym kowalencyjnym połączeniem z własnym produktem. W ten sposób system umożliwił ewolucję całego spektrum ścieżek sygnalizacji wewnątrzkomórkowej - dodaje współautor publikacji Keerthiraju E. Ravichandran.

Dr Sebastian Glatt podsumowuje: - Nasze badania stanowią kamień milowy w zrozumieniu podwójnego charakteru tego systemu i ukazują molekularne szczegóły mechanizmów leżących u jego podstawy.

Badanie zostało sfinansowane z grantu First Team (FirstTEAM/2016-1/2) przyznanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. Ponadto, kluczowe wsparcie i niezbędny sprzęt laboratoryjny zostały zapewnione przez Structural Biology Core Facility (finansowaną z grantu TEAM TECH CORE FACILITY/2017-4/6 przyznanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej) zlokalizowaną w Małopolskim Centrum Biotechnologii UJ.

Polecamy również
Trzy badaczki z UJ utworzą własne zespoły dzięki grantom Lider
Na UJ powstanie przekład książki o dawnych sygnetach drukarskich
Badacze z UJ wśród pierwszych laureatów konkursu Miniatura 4
Badania naukowców z UJ umożliwią szybką diagnozę raka przełyku

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Znajdziesz nas tutaj