Поездка автостопом: раскрыта транспортная система мРНК в клетках мозга

Краткое содержание: Исследователи добились значительных успехов в понимании того, как мРНК распределяется в клетках мозга. Они обнаружили, что белковый комплекс под названием FERRY помогает ранним эндосомам (EE) переносить мРНК к отдаленным частям нейрона.

Используя криоэлектронную микроскопию, они выяснили структуру FERRY и то, как он связывается с мРНК. Эти результаты могут углубить наше понимание неврологических расстройств, вызванных нарушением транспорта мРНК.

Ключевые факты:

Источник:Институт Макса Планка

Команды из институтов MPI в Дрездене, Дортмунде, Франкфурте-на-Майне и Геттингене объединили усилия, чтобы получить первые доказательства существования белкового комплекса, ответственного за транспорт информационной РНК в нейронах..

Далекое так близко!

«Эти публикации обеспечивают значительный прогресс в выяснении механизмов, лежащих в основе распределения мРНК в клетках мозга», — говорит Марино Зериал. Клетки производят жизненно важные белки, используя мРНК в качестве модели и рибосомы в качестве 3D-принтеров.

«Тем не менее, клеткам мозга предстоит преодолеть логистическую проблему: древовидную форму с ветвями, которые могут простираться на сантиметры в мозге.

«Это означает, что тысячи мРНК необходимо транспортировать далеко от ядра, что напоминает логистические усилия по правильному снабжению супермаркетов по всей стране», — говорит Ян Шумахер, первый автор исследования.

До сих пор исследователи приписывали роль носителя сферическим отсекам внутри клетки, называемым поздними эндосомами. Однако ученые MPI утверждают, что другая форма компартментов, называемая ранними эндосомами (EE), также подходит в качестве переносчиков мРНК благодаря их способности перемещаться в обоих направлениях по внутриклеточным дорожным сетям.

В первой публикации, под руководством Марино Зериала из MPI в Дрездене, ученые обнаружили функцию белкового комплекса, который они назвали FERRY (пятисубъединичный эндосомальный Rab5 и РНК/рибосомальный промежуточный посредник).

В нейронах FERRY связан с ЭЭ и во время транспорта работает аналогично привязывающему ремню: он напрямую взаимодействует с мРНК и удерживает ее на ЭЭ, которые, следовательно, становятся логистическими переносчиками для транспорта и распределения мРНК в клетках мозга.

Сложные детали

Но как FERRY связывается с мРНК? Именно тогда в игру вступает группа Штефана Раунсера из MPI Дортмунд.

Во второй публикации Деннис Квентин и др. использовали криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ), чтобы сделать вывод о структуре FERRY и молекулярных особенностях, которые позволяют комплексу связываться как с ЭЭ, так и с мРНК.

Новая трехмерная атомная модель FERRY с разрешением 4 ангстрема демонстрирует новый способ связывания РНК, который включает спиральные домены. Ученые также объяснили, как некоторые генетические мутации влияют на способность FERRY связывать мРНК, что приводит к неврологическим расстройствам.

«Наше исследование закладывает основу для более полного понимания неврологических расстройств, вызванных нарушением транспорта или распределения мРНК, что также может привести к идентификации терапевтически значимых целей», — говорит Раунсер.

Автор:Иоганн ЯрзомбекИсточник:Институт Макса ПланкаКонтакт:Иоганн Ярзомбек – Институт Макса ПланкаИзображение:Изображение предоставлено Neuroscience News.

Оригинальное исследование: Открытый доступ. «Структурные основы связывания мРНК эффекторным комплексом FERRY Rab5 человека», Стефан Раунсер и др. Молекулярная клетка

Абстрактный

Структурные основы связывания мРНК эффекторным комплексом FERRY Rab5 человека

Пентамерный эффекторный комплекс FERRY Rab5 представляет собой молекулярную связь между мРНК и ранними эндосомами во внутриклеточном распределении мРНК.

Здесь мы определяем крио-ЭМ структуру FERRY человека. Он демонстрирует уникальную структуру, похожую на зажим, которая не имеет никакого сходства ни с одной известной структурой эффекторов Раба.

Комбинация функциональных и мутационных исследований показывает, что, хотя С-концевая спиральная спираль Fy-2 действует как область связывания для Fy-1/3 и Rab5, обе спиральные цепи и Fy-5 совместно связывают мРНК.