Учёные из Льежского университета и Рокфеллеровского университета смогли воссоздать трёхмерное строение транс-сплайсосомы — крупного молекулярного комплекса, который отвечает за подготовку генетических сообщений в клетках трипаносоматид. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, впервые позволило рассмотреть работу этого механизма с почти атомным разрешением. Полученные структуры выявляют особенности, отличающие его от аналогичной системы обработки РНК у человека, что открывает возможность для создания лекарств, избирательно воздействующих на паразитов.
Трипаносоматиды вызывают такие заболевания, как лейшманиоз, сонная болезнь и болезнь Шагаса, которыми в мире страдают несколько миллионов человек. Существующие методы лечения ограничены токсичностью, неполной эффективностью и устойчивостью к препаратам. Родственные паразиты также поражают скот и растения, нанося ущерб сельскому хозяйству и экономике. Как и клетки человека, эти организмы переписывают генетическую информацию с ДНК на РНК, после чего вновь созданная матричная РНК должна пройти обработку.
В отличие от обычного сплайсинга, при котором удаляются интроны, трипаносоматиды используют особый процесс — транс-сплайсинг с участием лидерной РНК (SL RNA). «У этих организмов обычный сплайсинг интронов встречается крайне редко. Вместо этого практически все их матричные РНК получают на своём 5′-конце одну и ту же короткую последовательность РНК, известную как SL RNA. Этот этап необходим для созревания их РНК и, следовательно, для работы клеток», — поясняет Арно Ванден Брук, возглавляющий лабораторию структурной биологии и биохимии РНК в Льежском университете.
Чтобы получить снимки высокого разрешения, исследователи применили криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ), при которой молекулы быстро замораживают, а затем восстанавливают их трёхмерную структуру по сотням тысяч изображений. Им удалось зафиксировать две последовательные стадии реакции: момент присоединения SL RNA к матричной РНК и состояние комплекса сразу после завершения этого процесса. «Мы не знали точно, как организованы его компоненты и как они взаимодействуют, чтобы провести эту реакцию», — отметил Ванден Брук.
Реконструкции показали, как молекулы РНК располагаются внутри транс-сплайсосомы и как в ходе реакции выстроены её центральные элементы. Также удалось прояснить роль нескольких белков, которые присутствуют у трипаносоматид, но отсутствуют у человека. Хотя комплекс имеет сходство со сплайсинговым аппаратом человеческих клеток, он обладает множеством уникальных адаптаций. Поскольку процесс жизненно важен для паразитов и существенно отличается от обработки РНК у человека, некоторые его специфические компоненты могут стать мишенями для будущих лекарств.
«Помимо углубления фундаментальных знаний об эволюции жизни, наше исследование даёт конкретную основу для разработки молекул, способных избирательно нарушать работу этого механизма у паразитов, не затрагивая клетки человека», — заключил Арно Ванден Брук. Понимание структурных различий, однако, является лишь первым шагом к определению того, можно ли безопасно и эффективно воздействовать на конкретные молекулы. Источник: SciTechDaily.