Zelfs kleine fouten van cellen tijdens de productie van eiwitten kan ernstige ziekte veroorzaken, maar de processen die cellen gebruiken om fouten te corrigeren zijn uitdagend te ontcijferen.
Recent werk van wetenschappers van het Scripps Research Institute, echter, heeft blootgelegd twee verrassende nieuwe methoden voor deze bewerking.
Het werk, gepubliceerd in het 03 januari 2008 nummer van het tijdschrift Nature, en wordt geleid door professor Paul Schimmel van de Skaggs Institute for Chemical Biology op Scripps Research, kan helpen bij het opsporen onderliggende oorzaken van een reeks van ziekten en, in de tijd, zelfs manieren het corrigeren van de fouten.
Het produceren van eiwitten is een essentieel, maar ingewikkeld proces waarbij een aantal componenten. Boodschapper-RNA in de cellen fungeren als de instructies voor de eiwitsynthese. Ribosomen zijn cellulaire structuren die deze instructies te lezen en volg hun aanwijzingen om te binden met stukjes transfer RNA het dragen van de aminozuren die nodig is voor een bepaald eiwit keten. In de meeste gevallen, een unieke vorm van transfer RNA bindt alleen aan een enkel aminozuur, en een specifiek enzym genaamd een synthetase is verantwoordelijk voor het samenvoegen van de twee.
In zeer zeldzame gevallen-meestal een fractie van een procent-transfer RNA bindt met de verkeerde aminozuur. Als deze fout, of verkeerde vertaling, is niet gecorrigeerd, dat verkeerd vertaald aminozuur wordt uiteindelijk opgenomen in een eiwit. Eerder onderzoek door de Schimmel-team en anderen heeft aangetoond dat zo weinig als een verkeerd aminozuur kan ingrijpende gevolgen voor de gezondheid hebben.
"Zelfs zo'n klein defect kan een cel het vermogen om te gaan met verkeerd gevouwen eiwitten overweldigen, uiteindelijk veroorzakend specifieke neurologische problemen," zegt Scripps Research moleculair bioloog Kirk Beebe, eerste auteur van het nieuwe papier met Marissa Mock.
Quality Control
De heersende denken onder onderzoekers in het veld is dat het delen van synthetasen die herkennen en binden transfer RNA en geschikte aminozuren zijn zo nauwkeurig dat weinig bewerking nodig is. Wat kleine editing optreedt werd gedacht gebonden aan dezelfde checkpoints binnen de enzymen dat de erkenning en binding uit te voeren.
Maar de huidige studie suggereert een nieuw perspectief nodig is, tenminste voor een uitgebreid bestudeerd enzym, een synthetase gevonden in alles, van bacteriën tot mensen die het aminozuur alanine bindt.
De Schimmel team onderzoek wees uit dat een compleet eigen segment van het enzym fungeert als een tweede checkpoint verantwoordelijk voor het identificeren en verwijderen van vertaalfouten elk aminozuur alanine naast die zouden kunnen hechten aan de alanine transfer RNA. Opvallend is dat deze tweede zone in het enzym richt haar activiteiten op de zelfde twee nucleotiden in de genetische code van de transfer RNA wordt gebruikt door de eerste controlepost, een guanine en uracil paar te noemen G3 • U70.
"Het deel dat is verbazingwekkend is dat de informatie die elk van deze controleposten is op zoek naar is ingebed in dezelfde transfer RNA-molecuul", zegt Schimmel: "Er is geen precedent voor dit dat we ons bewust van."
De onderzoekers konden aantonen dat deze editor checkpoint, zelfs als gescheiden van de rest van het enzym, was in staat om efficiënt te splijten aminozuren vertaald uit het alanine transfer RNA. Verdere experimenten bleek dat wanneer de G3 • U70 paar werd overgebracht naar een ander type van transfer RNA, de montage-eenheid nog verwijderd van een niet-aminozuur alanine, waaruit duidelijk dat het paar is de trigger voor de activiteit.
Mysterie opgelost?