Nowe fakty o strażnikach jakości naszych komórek
Kasia Kuleszewicz | 2005-10-10
Mutacje w genach są podstawą ewolucji, im zawdzięczamy naszą egzystencję. Większość mutacji jest jednak szkodliwych, ponieważ powodują powstanie nieprawidłowo zbudowanych białek. Komórki rozwinęły mechanizmy kontrolne, które rozpoznają i przeciwdziałają genetycznym pomyłkom.
Poznano już wiele mechanizmów kontrolujących powstawanie błędów i mechanizmów naprawczych (m.in. zdolność polimerazy do naprawiania popełnionych przez nią błędów czyli aktywność egzonukelazowa czy białko p53 nazywane strażnikiem genomu). Ostatnio jednak naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) przy Uniwersytecie w Heidelbergu odkryli nową cechę kluczowego mechanizmu zabezpieczającego jakość komórki. Proces nazwany Nonsense-Mediated Decay (NMD), w którym komórki niszczą potencjalnie szkodliwe cząsteczki, może ułatwić zrozumienie naukowcom jak pewne mutacje prowadzą do rozwoju choroby.
Zarówno zdrowe jak i uszkodzone białka pochodzą z instrukcji zapisanej w genach. Informacja ta przepisywana jest w procesie transkrypcji na cząsteczkę mRNA, która stanowi matrycę, na podstawie której w wyniku translacji powstawać będą białka. Cząsteczka RNA zawiera zazwyczaj dodatkowe fragmenty kodu genetycznego (introny), które muszą być wycięte zanim na podstawie tej matrycy powstanie białko. Podczas operacji tej, w której dochodzi do wycinania i dopasowywania odcinków RNA, komórki dołączają grupy cząsteczek nazywane exon junction complex (EJC) do RNA. RNA powstałe na podstawie zmutowanego genu ma zazwyczaj EJC przyczepione w złych pozycjach, co powoduje aktywację mechanizmu NMD i niszczenie RNA zanim może być ono użyte do syntezy nieprawidłowego białka.
Dotychczas uważano, że komórki zwierzęce mają jeden typ cząsteczek (EJC) i związany z tym mechanizm aktywowania i niszczenia materiału genetycznego z błędami (NMD).
Podczas badań przeprowadzono eksperyment usuwając składnik (białko UPF2) aktywujący maszynerię niszczenia uszkodzonych cząstek genetycznych.
Eksperymenty pokazały, że w rzeczywistości istnieją 2 różne mechanizmy NMD, jeden wymagający aktywacji przez białko UPF2, drugi natomiast nie wymagający tej aktywacji.
Obecność lub brak białka UPF2 zmienia układ EJC, wpływając na powstawanie różnych powierzchni, do których mogłyby przyczepiać się cząsteczki. To powoduje, że inny składnik, białko UPF1 może brać udział w tym mechanizmie. UPF1 jest bezpośrednio odpowiedzialne za aktywację mechanizmu niszczącego NMD. Badania wykazują, żeUPF1 może być przyłączane na obydwu typach EJC, przy czym końcowy efekt prowadzi w obydwu przypadkach do zniszczenia zmienionego RNA.
Odkrycie tego procesu rzuca nowe światło na niektóre choroby genetyczne. Niektóre mutacje wydaje się, że nie podlegają mechanizmowi NMD i powodują powstanie choroby. Odkrycie drugiej drogi prowadzącej do aktywacji mechanizmu niszczącego NMD da naukowcom jaśniejsze spojrzenie na to jak komórki radzą sobie lub też nie radzą z błędami w ich materiale genetycznym.
Źródło: European Molecular Biology Laboratory