Sciencemag.cz
Doporučujeme
Interakce mezi RNA a peptidy/proteiny jsou pro život nesmírně důležité již od jeho nejranějších forem, dokonce ještě před posledním univerzálním společným předkem (LUCA).
Komplexy protein-RNA jsou v moderním životě všudypřítomné a jsou nezbytné pro mnoho fází buněčného cyklu a metabolismu. Nový výzkum přináší experimentální podklady, které poskytují nový pohled na to, jak se vyvinuly rané interakce proteinů a RNA. Práce byla nedávno publikována v prestižním časopise Molecular Biology and Evolution týmem vedeným Klárou Hlouchovou z katedry buněčné biologie PřF UK, ÚOChB AV ČR a centra BIOCEV.
Interakce mezi RNA a peptidy/proteiny jsou pro život nesmírně důležité již od jeho nejranějších forem, dokonce ještě před posledním univerzálním společným předkem (LUCA). Dávné molekulární mechanismy, které stojí za touto klíčovou biologickou interakcí, však zůstávají záhadou. Současné interakce RNA s bílkovinami jsou totiž do značné míry závislé na kladně nabitých a aromatických aminokyselinách, které v raném evolučním období před LUCA chyběly nebo byly nedostatečně zastoupeny.
Multidisciplinární tým vědců nyní předkládá studii, ve které byla z knihovny ~10 na 10 částečně randomizovaných sekvencí, které se skládají z 10 prebioticky pravděpodobných kanonických aminokyselin, vybrána varianta C-koncové domény ribozomálního uL11 vázající RNA. Vybraná varianta se váže na příbuznou RNA s podobnou celkovou afinitou, ačkoli je v nenavázané formě méně strukturovaná než proteinová doména divokého typu (wt). Asociace i disociace variantního komplexu jsou pomalejší než u divokého typu, což naznačuje odlišné mechanistické procesy, které se na nich podílejí. Profil stability divokého a mutantního komplexu spolu s MD simulacemi odhaluje kvalitativní rozdíly ve způsobech interakce. Při absenci kladně nabitých a aromatických zbytků využívá mutantní doména uL11 jako alternativní zdroj stabilizace iontové, přemosťující interakce mezi cukr-fosfátovou páteří RNA a zbytky kyseliny glutamové.
Studie naznačuje možnost, že kladně nabité aminokyseliny byly do bílkovinné abecedy přidány později, aby se doladily přechodné interakce RNA s bílkovinami, ale nebyly ani výslovně nezbytné. „Náš výzkum představuje experimentální podporu pro nový pohled na to, jak se vyvíjely rané interakce proteinů a RNA, kdy nedostatek aromatických/základních zbytků mohl být kompenzován kyselými zbytky plus ionty kovů,“ uzavřela korespondenční autorka článku Klára Hlouchová z katedry buněčné biologie PřF UK, Ústavu organické chemie biochemie AV ČR a centra BIOCEV.
Odkaz na článek:
Valerio G Giacobelli, Kosuke Fujishima, Martin Lepšík, Vyacheslav Tretyachenko, Tereza Kadavá, Mikhail Makarov, Lucie Bednárová, Petr Novák, Klára Hlouchová, In vitro evolution reveals non-cationic protein-RNA interaction mediated by metal ions, Molecular Biology and Evolution, 2022;, msac032, https://doi.org/10.1093/molbev/msac032
