Небольшие молекулы РНК, транспортирующие аминокислоты по клетке, оказались ключевым компонентом клеточного «МЧС» — системы быстрого реагирования на токсины, определяющей наличие вредных веществ в отдельных частях клетки и нейтрализующей их, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Многие химически агрессивные вещества способны вызвать гибель клетки, если они проникнут внутрь цитоплазмы или накопятся в достаточном количестве вблизи клеточной мембраны. В частности, молекулы перекиси водорода взаимодействуют с белками и другими органическими веществами и окисляют их, что в конечном итоге приводит к гибели клетки. Схожим образом действуют и другие токсины общего действия.
Группа ученых под руководством Питера Дидона (Peter Dedon) из Массачусетского технологического института (США) изучала, как клетки дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) реагируют на подобные раздражители и защищаются от агрессивного воздействия токсинов.
В рамках этого эксперимента биологи вырастили культуру дрожжей, добавили в их питательную среду небольшое количество пероксида водорода и стали наблюдать за поведением клеток и изменениями в их химическом составе.
Оказалось, что появление молекул H2O2 повлекло за собой серьезные перемены в синтезе особых молекул, транспортирующих аминокислоты в рибосомы — «фабрики» белков. Эти молекулы, так называемые транспортные РНК, по своей форме похожи на листок клевера, к хвосту которого может присоединиться только одна определенная аминокислота. Из-за этого в клетке содержится несколько десятков разновидностей транспортных РНК, которые отвечают за доставку молекул 20 аминокислот, входящих в состав белков.
По словам ученых, при добавлении пероксида водорода в питательную среду в клетке начинает повышаться концентрация тРНК, в хвосте которых содержались молекулы метилцитидина (m5C) — разновидности нуклеозида цитидина, одного из базовых компонентов РНК.
Биологи сопоставили количество «обычных» и аномальных тРНК и выяснили, что большая часть хвостов метилцитидина находилась в одном из видов транспортных молекул, присоединяющих к себе аминокислоту лейцин. Как утверждают Дидон и его коллеги, такие тРНК лучше присоединяют и переносят молекулы лейцина. Это означает, что лейцин играет важную роль в нейтрализации пероксида, так как клетка принимает дополнительные «меры безопасности» при его транспортировке.
Авторы статьи проанализировали геном дрожжей и выяснили, что такие модифицированные тРНК используются при сборке особых рибосом, необходимых для производства белков, защищающих клетку от окисления. По всей видимости, более прочное соединение между аминокислотой и транспортировщиком позволяет избегать ошибок при экстренной сборке большого количества защитных ферментов.
Как полагают ученые, схожие системы «экстренного реагирования» встроены и в другие защитные механизмы, защищающие клетку от других химических раздражителей — например, мышьяка и хлорки.