NYHET
Alla levande organismer kan göra proteiner som består av upp till tusentals aminosyror. Aminosyrorna adderas i en bestämd ordning och om något går fel kommer proteinfabriken på fel spår och inget protein görs. Nu visar forskare vilka strategier cellens proteinfabrik har för att undvika att sådana fel uppstår.
Proteinsyntesen är en central och absolut livsnödvändig process i alla levande organismer och utförs av cellens proteinfabrik – ribosomen. Forskning har visat att proteinsyntesen utvecklades redan innan all form av cellulärt liv uppstod, med andra ord för flera miljarder år sedan. Därför sker troligen proteinsyntesen på principiellt samma sätt i alla organismer.
I ribosomen bildas långa kedjor av aminosyror som bygger upp proteiner. Alla aminosyror som används av levande organismer har en motsvarighet i form av en bastriplett, som finns i mRNA, kopian av genens ritning för proteinet. Eftersom den genetiska koden består av tripletter finns det tre olika läsramar i mRNA, men bara en läsram kodar för rätt aminosyrasekvens för att göra ett riktigt protein.
I figuren är de tripletter som består av tre baser av samma färg i rätt läsram, medan tripletter som består av olikfärgade baser är i fel läsram.
Ribosomen visar en triplett i taget och en särskild molekyl, tRNA, transporterar rätt aminosyra till rätt triplett i mRNA. Det finns tre platser som varje tRNA fäster vid, först binder den till A-site, sedan till P-site och sist till E-site. Rätt tRNA binder till tripletten i A-site och tar emot det ännu inte färdiga proteinet, peptiden, från det tRNA som befinner sig på P-site. Därefter flyttar sig tRNA-molekylen till P-site, ger ifrån sig peptiden till en ny tRNA-molekyl som nu tagit plats på A-site. Sedan förflyttas de båda tRNA-molekylerna tillsammans med mRNAt genom ribosomen så att nästa triplett kan visas upp. För att ett fungerande protein ska bildas är det absolut nödvändigt att varje steg är exakt tre baser, annars hamnar ribosomen i fel läsram och fel aminosyror sätts in i proteinet.
Eftersom alla nu levande organismer kan göra proteiner bestående av upp till några tusen aminosyror är det en formidabel uppgift för ribosomen att inte hamna i fel spår, d.v.s. i fel läsram. Principiellt kan ribosomen skifta till fel läsram på två olika sätt. Antingen sker felet genom att förflyttningen av tRNA- och mRNA-komplexet är för långt eller för kort, d.v.s. förflyttningen är större eller mindre än tre baser. Ett annat alternativ är att felet sker efter förflyttningen genom att tripletten och den del av tRNA som fäster till tripletten omlokaliseras i ribosomens P-site; d.v.s. tRNA i P-site flyttar från ”grön-grön-grön” triplett till ”grön-grön-gul” triplett, se figurens nedre rad.
För att utreda vilket av de två alternativen till läsramsskifte som är mest troligt har forskare vid Umeå universitet genetiskt bytt ut baser i P-site tRNA som är väldigt nära vissa komponenter i ribosomens P-site. Sådana förändringar gör att proteinsyntesen skiftar till fel läsram oftare än normalt. Omvänt har de ändrat på en ribosomkomponent som normalt nuddar vid P-site tRNA och denna förändring i ribosomens P-site miljö gör också att ribosomens grepp försvagas och P-site tRNA har lättare att glida in i fel läsram. Forskarna har dessutom visat att dessa läsramsskiften sker i ribosomens P-site, d.v.s. efter att förflyttningen har skett. Alla dessa data motsäger att mekanismen för läsramsskifte är ett fel i förflyttning av tRNA- och mRNA-komplexet från A-till P-site. Resultaten stödjer alltså alternativ två som säger att om ribosomens grepp om P-site tRNA blir svagare sker läsramsskiften oftare. Ribosomen håller alltså själv rätt läsram genom att ha ett stadigt grepp om tRNA i P-site så att den inte glider in i fel läsram. Det som avbildas i figurens nedre rad sker med andra ord mycket sällan.
För mer information, kontakta Joakim Näsvall nu vid Institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi, Uppsala universitet, e-post: joakim.nasvall@imbim.uu.se, eller Glenn Björk, Institutionen för molekylärbiologi telefon 090-785 6756 eller e-post: glenn.bjork@molbiol.umu.se.
The ribosomal grip of the peptidyl-tRNA is critical for the reading frame maintenance. S. Joakim Näsvall, Kristina Nilsson and Glenn R. Björk. Publicerad i J. Mol. Biol.
