מדענים ב-UCL גילו תפקיד חדש שמילאו הריבוזומים במהלך הקיפול של חלבונים חדשים בתאים, המתואר במאמרם ב- טֶבַע.
ריבוזומים, המכונות המולקולריות הייעודיות של התא לסינתזת חלבונים, מייצרים את כל החלבונים בחיים ועושים זאת על ידי חיבור של אבן בניין חומצת אמינו אחת בכל פעם. כפי שהם עוברים סינתזה, אלה בהתהוות חלבונים מנסים בו זמנית להתקפל בעודם קשורים לריבוזום האב שלהם, המכונה קיפול חלבון קו-תרגום.
ההבנה כיצד בדיוק מתרחש קיפול חלבון נותרה אתגר מרכזי עבור מדענים, והקיפול המשותף הזה מספק את הדרך שבה תאים מבטיחים ייצור והרכבה בטוחים ויעילים של חלבונים חדשים במצבם המקורי הפונקציונלי. אי קיפול או קיפול חריג קשור לשפע של מחלות הרסניות.
מכיוון שרוב ההבנה של קיפול חלבון נוצרה מניסויי מעבדה עם פוליפפטידים מבודדים בתמיסה בתפזורת (לא ספציפית על הריבוזום), הוכח שקשה ליישב ממצאים על הריבוזום (שהוא מסגרת ניסויית מציאותית יותר בדרך כלל) שמראים ממצאים ניכרים. הבדלים בקיפול לאלו שנראו ממחקרי קיפול מבודדים.
במאמר החדש, מדענים חשפו שריבוזומים חשובים לתהליך הקיפול אפילו יותר ממה שהאמינו בעבר, שכן הם מכוונים מסלולי קיפול על ידי השפעה על האנרגיה והיציבות של שרשראות הפפטידים החדשות.
על ידי לכידה נסיונית והדמיה של צילומי מצב של סינתזת חלבון של שרשראות מתחילות על הריבוזומים שלהם, החוקרים גילו את הבסיס המבני של האופן שבו התרמודינמיקה של קיפול חלבון קו-טרנסלציוני שונה מזו שבתמיסה בתפזורת על ידי כך שהראו שריבוזומים משפיעים על התכונות הגלובליות של פרוש חלבונים.
הם גילו שעל הריבוזום, חלבונים שנפרשו מאמצים מבנים מורחבים, בעוד שמחוץ לריבוזום הם הופכים לדחוסים וכדוריים יותר. מה שמכונה 'התערבות אנטרופית' של המצב הנפרש הוא המניע העיקרי לאופן שבו הריבוזום משנה את מסלול קיפול החלבון באמצעות סיוע להיווצרות של תוצרי ביניים מתקפלים בתרגום. אלו הן צורות נפרדות מקופלות חלקית של החלבון המתהווה שחסרות או מאוד לא יציבות בבידוד, אך עם זאת מאריכות חיים על הריבוזום.
השפעות תרמודינמיות אלו תורמות גם לריבוזום המגן על החלבונים המתהווים מפני התגלות הנגרמת על ידי מוטציה. זה מצביע על קיפול משותף כמנגנון מכריע שמקל על התפתחות חלבון בצורה פרודוקטיבית, דרך הקלה על הרכבת חלבון במהלך הביוסינתזה, אבל אולי גם מקל על אירועי קיפול שגוי שעלולים להזיק הקשורים למחלה – מה שמדגים כיצד הריבוזום חיוני לחיים בהקלה על קיפול החלבון. אבל יכול גם להיות מעורב במחלה.
מצאנו שריבוזומים חשובים אפילו יותר לתהליכי קיפול וקיפול חלבונים ממה שחשבו בעבר, מה שמרמז שמחקר עתידי על מרכיב חיוני זה של החיים צריך לשלב את תפקיד הריבוזומים.
רוב החלבונים יכולים להתקפל לצורות הפעילות שלהם רק במהלך הביוסינתזה שלהם על הריבוזום, כך שהבנה של התהליך ובפרט של המבנים החדשים של תוצרי הביניים הקו-טרנסלציוניים שנוצרו יכולה להיות חשובה לפיתוח הבנת המחלה.
מכיוון שחלק מהחלבונים מעורבים במחלות כמו סרטן, אנו מקווים להמשיך במחקר שלנו כדי לראות אם התובנות החדשות הללו לגבי קיפול חלבון על הריבוזום יכולות להודיע על מסלולי טיפול חדשים".
ג'ון כריסטודולו, מחבר ראשי, פרופסור, UCL ביולוגיה מבנית ומולקולרית
המחקר נתמך על ידי Wellcome.
