Связывание на ходу: в клетках головного мозга обнаружена транспортная система мРНК

краткое содержание: Исследователи добились значительных успехов в понимании того, как мРНК распределяется в клетках головного мозга. Они обнаружили, что белковый комплекс под названием FERRY помогает ранним эндосомам (EE) транспортировать мРНК к отдаленным частям нейронов.

Используя криогенную электронную микроскопию, они показали структуру FERRY и то, как он связывается с мРНК. Эти результаты могут углубить наше понимание неврологических расстройств, вызванных нарушением переноса мРНК.

Ключевые факты:

1. Обнаруженный учеными MPI белковый комплекс FERRY был идентифицирован как критический компонент передачи мРНК в клетках головного мозга.
2. Ранние эндосомы (EEs), которые ранее недооценивались, играют ключевую роль в распределении мРНК, действуя как переносчики мРНК с помощью FERRY.
3. Используя криоэлектронную микроскопию, исследователи выявили сложную структуру FERRY и его новый путь связывания РНК, который связан с некоторыми неврологическими расстройствами.

источник: Институт Макса Планка

Команды из институтов MPI в Дрездене, Дортмунде, Франкфурте-на-Майне и Геттингене объединяют усилия, чтобы получить первые доказательства наличия белкового комплекса, участвующего в передаче матричной РНК в нейронах..

Далеко, так близко!

«Эти публикации обеспечивают значительный прогресс в выяснении механизмов, лежащих в основе распределения мРНК в клетках головного мозга», — говорит Марино Зериал. Клетки производят жизненно важные белки, используя мРНК в качестве чертежа и рибосомы в качестве 3D-принтеров.

Тем не менее, клетки мозга должны преодолеть логистическую проблему: древовидная форма с ветвями, которые могут простираться на сантиметры в мозгу.

«Это означает, что тысячи мРНК должны быть транспортированы далеко от ядра, что-то вроде логистических усилий для надлежащего снабжения супермаркетов по всей стране», — говорит Ян Шумахер, первый автор исследования.

До сих пор исследователи приписывали роль переносчика сферическим компартментам внутри клетки, называемым латентными эндосомами. Однако ученые MPI утверждают, что другая форма компартментов, называемая ранними эндосомами (EE), также подходит в качестве носителей мРНК из-за их способности путешествовать в обоих направлениях по внутриклеточным дорожным сетям.

В первой публикации под руководством Марино Зериала из MPI в Дрездене ученые обнаружили функцию белкового комплекса, который они назвали FERRY (пять эндосомальных субъединиц Rab5 и посредник РНК/рибосома).

В нейронах FERRY связывается с EE и действует подобно соединительному ремню во время передачи: он непосредственно взаимодействует с мРНК и переносит ее на EE, которые, таким образом, становятся логистическими переносчиками для транспорта мРНК и распределения в клетках мозга.

Сложные детали

Но как FERRY относится к мРНК? Именно тогда в игру вступила форма Штефана Раунсера из MPI Dortmund.

Во второй публикации Denise Quentin et al. криоэлектронная микроскопия (крио-ЭМ) использовалась для определения структуры и молекулярных особенностей FERRY, которые позволяют соединению связываться как с EE, так и с мРНК.

Новая трехмерная атомная модель FERRY с разрешением 4 ангстрем показывает новый режим связывания РНК, который включает в себя спирально-спиральные домены. Ученые также объяснили, как определенные генетические мутации влияют на способность FERRY связывать мРНК, что приводит к неврологическим расстройствам.

«Наше исследование закладывает основу для более полного понимания неврологических расстройств, вызванных нарушением транспорта или распределения мРНК, что также может привести к идентификации терапевтически значимых мишеней», — говорит Раунсер.

Об этих новостях генетики и неврологии

автор: Иоганн Ярзомбек
источник: Институт Макса Планка
коммуникация: Иоганн Ярзомбек — Институт Макса Планка
картина: Изображение предоставлено Neuroscience News

Исходный поиск: открытый доступ.
«Структурная основа связывания мРНК эффекторным комплексом FERRY Rab5 человекаСтефан Раунсер и соавт. молекулярная клетка

Резюме

Структурная основа связывания мРНК эффекторным комплексом FERRY Rab5 человека

Основные моменты

• Ферри связывает мРНК с ранними эндосомами при дальнем транспорте транскриптов.
• Уникальная синапсоподобная структура пентамерного эффекторного комплекса FERRY Rab5
• Сложный РНК-связывающий интерфейс в основном включает гибкие спирально-спиральные домены Fy-2.
• Мутации, связанные с нейрональным расстройством, нарушают пул Rab5 и FERRY.

краткое содержание

Эффекторный комплекс пентазы FERRY Rab5 представляет собой молекулярную связь между мРНК и ранними эндосомами во внутриклеточном распределении мРНК.

Здесь мы определяем архитектуру крио-ЭМ человека. Он обнаруживает уникальную структуру, подобную синапсу, в отличие от любой известной структуры эффекторов Rab.

Комбинация функциональных и мутационных исследований показывает, что в то время как С-концевая спираль Fy-2 служит областью связывания для Fy-1/3 и Rab5, и спиральная спираль, и Fy-5 соглашаются связывать мРНК.

Мутации, вызывающие укорочение Fy-2 у пациентов с неврологическими расстройствами, нарушают связывание Rab5 или сборку комплекса FERRY. Т.о., Fy-2 действует как связующий узел, который соединяет все пять субъединиц комплекса и обеспечивает связывание мРНК и раннюю интернализацию через Rab5.

Наше исследование дает представление о механизмах транспорта мРНК на большие расстояния и демонстрирует, что особая структура FERRY тесно связана с ранее не описанным способом связывания РНК, который включает в себя спирально-спиральные домены.