Сотрудники научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» собрали данные о локализованном биосинтезе белка в клетках эукариот.
Исследование поможет понять, в том числе, формирование специальных внутриклеточных структур ‒ «вирусных фабрик».
Обзор опубликован в журнале «Молекулярная биология» и поддержана грантом РФФИ «Экспансия» №19-14-50309 – специальной программой, направленной на увеличение рейтинга российских научных журналов с помощью обзоров, написанных ведущими учеными.
Сотрудники НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ выпустили обзор, в котором рассмотрели сложившиеся к настоящему моменту представления о внутриклеточной локализации клеточных и вирусных мРНК (матричных РНК), о молекулярных механизмах биосинтеза белка в разных компартментах клетки и об особенностях его регуляции. Особое внимание было уделено современным методам системной биологии, появление которых дало новый импульс изучению локализованной трансляции.
Пространственная организация процесса биосинтеза белка в эукариотической клетке изучается вот уже более 50 лет, и многие факты успели войти в учебники. Так, согласно классическим представлениям, мРНК секретируемых и мембранных белков транслируются рибосомами, ассоциированными с мембранами эндоплазматического ретикулума (внутриклеточный органоид эукариотической клетки), в то время как растворимые белки цитоплазмы синтезируются на свободных полисомах. Однако в последние годы появилось много новых данных об избирательной трансляции мРНК также на митохондриях и других мембранных органеллах, в различных гранулах и на элементах цитоскелета; периодически возобновляются споры о возможности синтеза белка в ядре.
«Локализованная трансляция может определяться как сигналами адресации в синтезируемом белковом продукте, так и нуклеотидными последовательностями в самой мРНК, а иногда и тем, и другим. Благодаря РНК-связывающим белкам многие транскрипты объединяются в специфичные РНК-конденсаты и формируют РНП-частицы, которые могут транспортироваться по элементам цитоскелета к месту трансляции, образовывать гранулы и провоцировать фазовые переходы участков цитоплазмы – как в нормальных условиях, так и при клеточном стрессе. Трансляция некоторых мРНК происходит в специализированных «трансляционных фабриках», ассемблисомах, трансперонах и других структурах, необходимых для правильного сворачивания белков, взаимодействия с функциональными партнерами и формирования олигомерных комплексов», ‒ комментирует соавтор обзора Ксения Лашкевич, младший научный сотрудник НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ.
Внутриклеточная локализация мРНК и трансляционного аппарата оказывает существенное влияние на эффективность синтеза белкового продукта и, возможно, определяет характер трансляционного ответа на стрессовые воздействия. Ещё большую роль это явление играет при вирусных инфекциях. Многие вирусы провоцируют формирование специальных внутриклеточных структур ‒ «вирусных фабрик» ‒ которые могут использоваться в том числе и для продукции вирусных белков.
Сергей Дмитриев, заведующий отделом взаимодействия вирусов с клеткой НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского, доцент ФББ МГУ, добавил:
«Этот обзор написан в рамках программы «Экспансия», запущенной в позапрошлом году фондом РФФИ. Она направлена на привлечение ведущих специалистов к написанию обзоров в отечественные научные журналы. Сейчас идёт много разговоров о том, как поднять их рейтинги и видимость в международном научном сообществе. Мне кажется, такая специализированная грантовая программа – это правильный путь. В нашем обзоре мы собрали исчерпывающую информацию по очень актуальной сейчас тематике и уверены, что он заинтересует как наших соотечественников, так и коллег за рубежом. Мы рассмотрели 333 литературных источника, многие из этих статей только-только увидели свет, а какие-то работы ещё даже находятся на стадии препринта. Сейчас пока вышла англоязычная версия нашего обзора, а оригинальная статья на русском языке появится в августе».
В 2020 году Московский университет сформировал семь междисциплинарных научно-образовательных школ (nosh.msu.ru) по прорывным направлениям: «Фундаментальные и прикладные исследования космоса», «Сохранение мирового культурно-исторического наследия», «Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект», «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология», «Математические методы анализа сложных систем», «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина», «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды». Школы призваны объединить учебный процесс университета и его научный потенциал для создания новых уникальных образовательных программ, подготовки специалистов с самыми современными знаниями и навыками, для развития перспективных междисциплинарных направлений науки и достижения прорывных научных результатов.
Школа «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» объединяет естественнонаучные структуры Московского университета: биологический и химический факультеты, Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского, факультет фундаментальной медицины, факультет биоинженерии и биоинформатики, Институт функциональной геномики.
Дмитрий Степнов
