КАК ДЕЙСТВА РИБОЗОМАТА
Повече от десетилетие учените се борят с проблема за изучаване на структурата и механизма на рибозомата. Нобеловата награда за химия за 2009 г. за "изследване на структурата и функциите на рибозомите" ярко свидетелства за уместността на тази научна задача. Учените от PNPI успешно се занимават с проблемите на изучаването на рибозомите и синтеза на протеини от 60-те години на миналия
Ръководител лаборатория по биосинтеза на протеини д.ф.н. Андрей Леонидович Коневега говори за същността на тази работа, нейното значение и перспективи.
Синтезът на протеини от аминокиселини, ключовият механизъм, който е в основата на живота на всички живи организми без изключение, се извършва от рибозоми, сложни специализирани макромолекулни комплекси. Процесът на синтез на протеини в клетките е подобен на сглобяване на конвейер: носител на информация (молекула на информационна РНК) се изтегля през „мястото на сглобяване“ (рибозома) с кода за последователността от аминокиселини, които трябва да бъдат свързани в протеинова верига. Аминокиселините, необходими за синтеза на този специфичен протеин, се доставят постоянно чрез транспортни молекули (трансферна РНК) до рибозомата, където се комбинират в строго контролирана последователност с вече сглобения протеинов фрагмент. След всеки цикъл на добавяне на аминокиселини, празната трансферна тРНК напуска рибозомата, за да достави новата аминокиселина и информационния носител на аминокиселинната последователностсе движи, замествайки нова зона за четене. Този сложен, но елегантен механизъм работи гладко и ясно, въпреки факта, че размерът на такава протеинова фабрика е 20 nm, т.е. 100 000 пъти по-малък от кибритена глава. Двете основни характеристики на този синтез са феноменалната скорост (10-20 аминокиселини в секунда) и високата прецизност (1 грешка на 10 3 -10 5 аминокиселини) на сглобяването. Бавният или неточен синтез може да бъде фатален, тъй като дори само една грешка в последователността на протеин, състоящ се от стотици аминокиселини, може да доведе до загуба на неговата активност, а понякога и до появата на токсичност за клетката. От своя страна появата на дефектен протеин може да доведе до клетъчна смърт и заболяване на целия организъм.
Защо да изучаваме как работят рибозомите? Първо, както вече казахме, ако има нарушения във функционирането на механизма на протеиновия синтез, това води до трагични последици както за отделната клетка, така и за целия организъм. Съответно трябва да можем правилно да диагностицираме такива нарушения и да можем да ги коригираме. Второ, трябва да се помни, че човечеството е навлязло в ерата на биотехнологиите. Изкуствено създадените или модифицирани протеини осигуряват много аспекти на нашето ежедневие: рекомбинантен инсулин, необходим за пациенти с диабет, прахове, които перат дрехите при ниски температури поради добавянето на специални протеини - протеази, и много други. И трето, рибозомите на бактериите са мишени за много антибиотици, използвани днес. Появата на нови микроорганизми, които са устойчиви на наличните в момента лекарства, представлява сериозна заплаха за човешкото здраве. Повече от 25 000 пациенти умират всяка година в ЕС, според Световната здравна организация.от инфекции, причинени от мултирезистентни бактерии, а икономическото въздействие (разходи за здравеопазване и загуба на производителност) се оценява на най-малко 1,5 милиарда евро [Бюлетин на СЗО 2011 г., стр. 89].