Naukowcy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego (MCB/UJ) dzięki swej najnowszej pracy poszerzyli naszą wiedzę na temat struktury białkowej kompleksu Elongator. Przełomowe badania przeprowadziła Grupa Badawcza Maxa Plancka kierowana przez dr. hab. Sebastiana Glatta ? laureata programu TEAM-TECH Core Facility Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Wyniki badań właśnie opublikowano w ?Nucleic Acids Research?.

Karboksymetylacja urydyny w antykodonie tRNA jest niezbędna dla prawidłowej syntezy białek. U archeonów i bakterii wprowadzenie modyfikacji katalizowane jest przez enzym Elp3, natomiast u eukariontów enzym ten wchodzi w skład dużego, wielopodjednostkowego białkowego kompleksu Elongator. Na podstawie badań przeprowadzonych przez grupę dr. hab. Sebastiana Glatta, we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Kassel, Berlińskiego Uniwersytetu Technicznego oraz Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej w Hamburgu, opisano pierwszą, wysokorozdzielczą strukturę Elongatora uzyskaną przy pomocy kriomikroskopii elektronowej (cryo-EM), która rzuca światło na rolę podkompleksu Elp456.

Elongator jest dużym i wielopodjednostkowym (Elp1-6) kompleksem białkowym złożonym z dwóch odrębnych podkompleksów: Elp123 i Elp456. Elongator jest odpowiedzialny za katalizę pierwszego etapu modyfikacji 34 urydyny (U34, tzw. wobble uridine), a dokładniej jej węgla w pozycji piątej, poprzez przyłączenie grupy karboksymetylowej (cm⁵), która to grupa ulega dalszej modyfikacji w wyniku aktywności innych enzymów. W celu zapewnienia efektywnego kotranslacyjnego fałdowania powstającego łańcucha polipeptydowego, tylko w pełni zmodyfikowane tRNA wiąże się w optymalny sposób z rybosomami biorącymi udział w translacji. Zespół dr. hab. Glatta przygotował wszystkie próbki w Pracowni Biologii Strukturalnej MCB i zebrał większość danych przy pomocy wysokiej klasy kriomikroskopu elektronowego Titan Krios G3i, który znajduje się w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS. Uzyskane dane posłużyły następnie do określenia struktur przestrzennych kilku stanów pośrednich oraz w pełni uformowanego kompleksu Elongatora z drożdży i myszy.

Uzyskane wyniki wykazały bardzo wysokie zachowanie struktury i funkcji Elongatora wśród eukariontów. Analizy in vitro i in vivo dopełniły główne ustalenia strukturalne i pozwoliły na szczegółową charakterystykę molekularną dwóch podkompleksów Elongatora i tego, jak oddziałują one ze sobą. ?Subtelne różnice strukturalne pomiędzy Elp123 związanym z tRNA a wolnym Elongatorem pozwoliły nam zaproponować funkcję Elp456, która według nas jest związana z uwalnianiem zmodyfikowanych tRNA z podkompleksu katalitycznego? ? dodaje dr Marcin Jaciuk, główny autor pracy. O tym, jak ważna jest funkcja Elp456, mówi dr hab. Sebastian Glatt, ostatni i korespondencyjny autor. Stwierdza: ?Porównując centra aktywne drożdżowego i mysiego Elp123 w różnych stanach aktywności, udało nam się zrobić duży, kolejny krok w scharakteryzowaniu molekularnych mechanizmów aktywności modyfikacyjnej Elongatora. Projekt, który rozpocząłem dekadę temu podczas mojego stażu podoktorskiego w EMBL, wreszcie osiągnął swój cel ? zrozumienie, jak wygląda i działa ten ważny kompleks białkowy?.

Praca została wsparta w ramach programu OPUS16 (2018/31/B/NZ1/03559) Narodowego Centrum Nauki, European Research Council w ramach programu Unii Europejskiej Horyzont 2020 oraz programu innowacyjnego (101001394) Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (TEAM TECH CORE FACILITY/2017-4/6).

Program TEAM-TECH Core Facility jest realizowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków pochodzących z Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój (POIR) 2014-2020.

 

Więcej informacji:

• Artykuł w ?Nucleic Acids Research?
• Strona internetowa Grupy Badawczej Maxa Plancka
• Strona internetowa Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego
• Strona internetowa Pracowni Biologii Strukturalnej MCB

 

Grafika przygotowana przez dr Ting-Yu Lin (MCB/UJ)