Трансферные РНК (ТРНК) выполняют важнейшую функцию в создании новых белков. Молекулы мессенджерной РНК (мРНК) транскрибируются из активных генов и «считываются» клеточным механизмом, который добавляет новые аминокислоты в растущую пептидную цепь с помощью ТРНК, которые перемещают каждую аминокислоту на место. Эти пептидные цепи образуют белки. Если к некоторым ТРНК добавить химическую метку, называемую метильной серной группой,-процесс, называемый метилтиолированием, — это может повысить их способность к переводу белка. Но если предполагается, что метилтиолирование происходит и происходит неправильно, белки могут привести к ошибкам. Ошибочные белки могут функционировать неправильно, и нарушения в механизме метаболизма могут повлиять на целый ряд заболеваний.
Теперь ученые узнали больше о том, как происходит метилтиолирование бактериальной РНК, и идентифицировали белок, который является частью этого процесса. Результаты были опубликованы в журнале Nature.
«Метилтиолирование повсеместно встречается у бактерий, растений и животных», — сказал руководитель исследования Сквайр Букер, доктор философии, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и биохимик штата Пенсильвания. «В этом исследовании мы определили структуру белка, называемого MiaB, чтобы лучше понять его роль в облегчении этого важного процесса модификации у бактерий».
Бактерии Bacteroides несут белок MiaB, который входит в семейство ферментов, называемых радикальными SAMs (S-аденозилметионинами), которые часто используют кластер железа и серы, являющийся частью их собственной структуры, для преобразования SAM в реактивную молекулу, известную как свободный радикал. Свободные радикалы могут продвигать реакции вперед. MiaB отличается от других радикальных SAMs тем, что он содержит два кластера железа и серы; один является радикальным, в то время как другой является вспомогательным и в нем происходит большая часть действия.
Исследователи поймали MiaB в действии с молекулами SAM и тРНК, когда происходило метилтиолирование, захватив несколько этапов, которые позволили исследователям расшифровать общий процесс. Это начинается, когда молекула SAM обеспечивает метильную группу вспомогательному кластеру железа и серы, который находится на MiaB. СЭМ превращается в свободный радикал путем добавления электрона, и атом водорода извлекается из тРНК. Там метилтиогруппа занимает свое место в тРНК.
«Изначально водород на тРНК расположен не таким образом, чтобы обеспечить доступ как к радикалу, который его удаляет, так и к метилтиогруппе, которую необходимо перенести, потому что водород и атомы, прикрепленные поблизости, выровнены в одной плоскости», — объяснил Букер. «Наши структуры показывают, что метилтиогруппа во вспомогательном кластере MiaB индуцирует изменение геометрии в этом месте тРНК, подвергающейся метилтиолированию, которая приобретает более тетраэдрическую форму, при этом водород находится в оптимальном положении, которое должно быть удалено радикалом, а метилтиогруппа находится в оптимальном положении для последующего переноса».
Существует ряд биохимических этапов, но в конечном счете тРНК модифицируется добавлением метилтиогруппы. Теперь ученые хотят знать, как вспомогательный кластер восстанавливается после каждого цикла, чтобы процесс мог повториться. Они также ищут аналогичные белки у людей, которые могут играть аналогичную роль.
