Badania

Żywa skamielina molekularna

Opublikowano: 2020-09-11

forum akademickie
Źródło: www.mcb.uj.edu.pl

Międzynarodowy zespół naukowców z grupy badawczej Maxa Plancka w Małopolskim Centrum Biotechnologii rozszyfrował molekularny mechanizm działania systemu transportu siarki, z którego wyewoluowały eukariotyczne systemy ubikwitynacji. Wyniki badań zostały opublikowane w „The EMBO Journal”.

Podczas realizacji projektu zespół kierowany przez Sebastiana Glatta z Uniwersytetu Jagiellońskiego współpracował z grupą badawczą Sebastiana Leidela z Uniwersytetu Berneńskiego w Szwajcarii. Uzyskane przez nich 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.

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, że 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 główna autorka publikacji 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 drugi główny autor, Keerthiraju E. Ravichandran.

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

Badanie zostało sfinansowane z grantu First Team przyznanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. Ponadto kluczowe wsparcie i niezbędny sprzęt laboratoryjny zostały zapewnione przez Structural Biology Core Facility (finansowaną z grantu przyznanego przez FNP) zlokalizowaną w Małopolskim Centrum Biotechnologii.

źródło: MCB


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie