ไรโบโซมซึ่งเป็นโรงงานผลิตโปรตีนขนาดเล็กภายในเซลล์มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่งและมีลักษณะส่วนใหญ่เหมือนกันตลอดทั้งต้นไม้แห่งชีวิต โครงสร้างที่ทำให้แบคทีเรียเคลื่อนที่ไปข้างหน้าไม่แตกต่างจากไรโบโซมที่ปั่นโปรตีนในเซลล์มนุษย์ของเรามากนัก
แต่สิ่งมีชีวิต 2 ชนิดที่มีไรโบโซมคล้ายกันก็สามารถแสดงความแตกต่างทางโครงสร้างที่มีนัยสำคัญใน RNA และส่วนประกอบโปรตีนของไมโตริโบโซมได้ ไรโบโซมชนิดพิเศษหรือไมโตริโบโซมภายในไมโตคอนเดรีย (หน่วยงานที่ผลิตพลังงานในเซลล์ของเรา) ช่วยให้ไมโตคอนเดรียผลิตโปรตีนที่สร้าง ATP ซึ่งเป็นหน่วยพลังงานของเซลล์
นักวิทยาศาสตร์ในห้องทดลองของ Sebastian Klinge สงสัยว่าไมโตริโบโซมมีวิวัฒนาการอย่างไร พวกมันรวมตัวกันภายในเซลล์ได้อย่างไร และเหตุใดโครงสร้างจึงมีความเหมือนกันน้อยกว่าในแต่ละสปีชีส์ ในการตอบคำถามเหล่านี้ พวกเขาใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอเพื่อสร้างสแนปช็อต 3 มิติของหน่วยย่อยเล็กๆ ของยีสต์และไมโตริโบโซมของมนุษย์ในขณะที่ประกอบเข้าด้วยกัน ผลการวิจัยเผยแพร่ ธรรมชาติมันให้ความกระจ่างเกี่ยวกับพื้นฐานของการประกอบ mitoribosome และอาจมีความเกี่ยวข้องกับโรคหายากที่เกี่ยวข้องกับ mitoribosome ที่มีข้อบกพร่อง
“ภาพสามมิติสามารถบอกเราได้มากเกี่ยวกับขั้นตอนที่จำเป็น โปรตีนใดบ้างที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ และวิธีที่คุณสามารถประกอบการประกอบเครื่องจักรขนาดใหญ่และซับซ้อนเหล่านี้” Nathan Harper นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก Klinge’s กล่าว Chloe Burnside นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากห้องปฏิบัติการ Klinge กล่าวว่า “Cryo-EM ช่วยให้เราสามารถระบุและแยกแต่ละขั้นตอนของเส้นทางการประกอบออกจากกลุ่มคอมเพล็กซ์บริสุทธิ์ที่ต่างกัน และเราสามารถเห็นได้ว่าคอมเพล็กซ์เหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไประหว่างการประกอบ” . ห้องปฏิบัติการ
จากการสังเกตกระบวนการนี้ในสองสปีชีส์ที่แตกต่างกัน (ยีสต์และมนุษย์) ทีมงานสามารถสังเกตความเหมือนและความแตกต่างได้โดยตรงในชุดไมโตริโบโซม ความแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่ง: โปรตีนที่แตกต่างกันมักเกี่ยวข้องกับการกระทำ RNA-folding ที่คล้ายกัน ฮาร์เปอร์อธิบายว่าเป็นเพราะ “มีสิ่งกีดขวางทั่วไปสำหรับไรโบโซมเหล่านี้” “คุณสามารถคิดเหมือนการสร้างจักรยานสองคันที่แตกต่างกัน – จักรยานเสือหมอบและจักรยานเสือภูเขา คุณอาจต้องการชิ้นส่วนหรือเครื่องมือเพิ่มเติมสำหรับแต่ละคัน แต่ขั้นตอนสำคัญบางอย่างในการผลิตจะคล้ายกัน”
ผลลัพธ์ที่ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับความซับซ้อนและความหลากหลายของโมเลกุลที่เกิดขึ้นในสารเชิงซ้อนระดับโมเลกุลขนาดใหญ่ และวิธีการที่ระบบประกอบมีวิวัฒนาการไปพร้อมกับสารเชิงซ้อนเหล่านี้ ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับไมโตโบโซมอาจมีความเกี่ยวข้องกับโรคร้ายแรงหลายอย่างที่เชื่อมโยงกับความผิดปกติของไมโตริโบโซม เช่น กลุ่มอาการแปร์โรลต์ “เราสามารถแมปการกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดโรคต่างๆ กับโครงสร้างของปัจจัยประกอบต่างๆ ได้ ดังนั้นเราจึงสามารถเห็นได้ว่าการกลายพันธุ์เหล่านี้อาจส่งผลต่อกระบวนการสร้างไรโบโซมอย่างไร”
ที่มาของเรื่อง:
วัสดุ นำเสนอโดย มหาวิทยาลัยร็อคกี้เฟลเลอร์. หมายเหตุ: สามารถแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาวได้
#ไมโตคอนเดรยของเซลลสรางโรงงานโปรตนของตนเองไดอยางไร
