Накараха рибозомата да работи по поръчка

Потенциално лекарство срещу рак, вируси и бактерии са създали учени, които са модифицирали рибозома и са получили структура, способна да синтезира белтъци „по поръчка“ на изследователите.

Рибозомата е най-важната специализирана структура в клетките на живите организми. Основната ѝ функция е производството на белтъци от аминокиселини на основата на генетична информация, предоставяна от матричната рибонуклеинова киселина (мРНК).

Всъщност рибозомата представлява „фабрика“ за производство на белтъци, които след това се използват за поддържане на жизнената дейност на самата клетка, тоест за нейния растеж, развитие и обновяване.

Основни съставки на рибозомите се явяват две структури, наречени субчастици, които постоянно променят своите „партньори“. Малката субчастица намира мРНК (а след това разшифрова съдържащата се в нея генетична информация), след което към нея се присъединява голямата субчастица, която изпълнява следващия етап на синтеза – осигурява формирането на връзки между растящата аминокиселинна верига на бъдещия белтък и всяка следваща аминокиселина. След като синтезът завърши, двете частици се разделят.

Идеята да се научат да синтезират пептиди (съставни части на белтъците), тоест да се научат да изпълняват работата на рибозомите, вълнува изследователите от доста време. Общ метод, позволяващ да се синтезират пептиди в лабораторни условия, е разработен още през 1905 година от Нобеловия лауреат за химия за 1902 година Емил Фишер.

Половин век по-късно в лаборатория е създаден окситоцин – хормон, състоящ се от дълги пептидни вериги. А през 1963 година Робърт Брус Мерифилд разработил методика за твърдофазен пептиден синтез, за което получава Нобелова награда за химия през 1984. Въз основата на неговата разработка са създадени автоматични синтезатори на пептиди.

Твърдофазният синтез на пептиди продължава да се използва и до днес, като за производството на една пептидна връзка обикновено са необходими между 10-15 минути. През 2013 година сп. Science публикува статия на изследователи от Манчестър и Единбург, в която учените описват създадения от тях аналог на рибозоми – макар и доста примитивен.

Структурата представлявала „машина“ за синтез на пептиди със зададен състав. Принципните разлики от истинските рибозоми се заключавали в това, че съставът на пептидите бил вече зададен и „машината“ само трябвало да постави предоставените ѝ аминокиселини в необходимия ред, като за присъединяване на един аминокиселинен остатък ѝ били необходими 12 часа.

Клетъчните рибозоми самостоятелно определят в какъв ред трябва да се разполагат аминокиселините, като ги съединяват със скорост 15-20 единици в секунда.

Група изследователи под ръководството на Александър Манкин (университет на Илинойс в Чикаго) и Майкъл Джувет (Северозападен университет) извършила истински пробив в науката, като успяла да създаде изкуствена рибозома, която изпълнява същите функции, както и естествената.

Освен това в хода на изследванията учените съществено изменили структурата на рибозомата, като „забранили“ на нейните субчастици да се разделят след синтезирането на белтъци.

С изследването на учените можете да се запознаете подробно в сп. Nature.