Prepíšeme poznatky o proteosyntéze?

Dnes sa študenti biochémie, molekulárnej biológie a genetiky učia, že gén riadi syntézu bielkoviny. Z tohto génu sa najprv syntetizuje mRNA (mediátorová, informačná RNA). Poradie nukleotidov v mRNA je v ribozómoch dekódované po troch nukleotidoch (tripletoch) a prekladané do aminokyselín, ktoré sa potom spájajú a vytvárajú molekulu bielkoviny. Ribozómy sa posúvajú po molekule mRNA kontinuálne až do prečítania celej zakódovanej informácie pre syntézu bielkoviny.

Pred štvrťstoročím sa zistilo, že v prípade syntézy jednej bielkoviny bakteriofága T4 jeho ribozóm preruší v istej chvíli svoju prácu – pri čítaní molekuly mRNA preskočí 50 nukleotidov – a potom pokračuje v syntéze kompletnej molekuly bielkoviny. Pretože sa nenašlo viac podobných prípadov, na problém preskoku ribozómov pri proteosyntéze sa akosi pozabudlo.

K uvedenému problému sa vrátil slovensko-kanadský vedecký tím, tentokrát študovaním proteosyntetického aparátu v mitochondriách kvasiniek Magnusiomyces capitatus. Slovenský tím viedol profesor Jozef Nosek a na projekte sa zúčastnili odborníci z Prírodovedeckej fakulty a Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave a z Ústavu biochémie a genetiky živočíchov SAV v Ivanke pri Dunaji. Na kanadskej strane na projekte pracovali vedci z Université de Montréal. Originálne výsledky svojho výskumu publikovali v jednom z najprestížnejších amerických vedeckých časopisov (PNAS USA 111, 5926, 2014; www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1322190111).

Štúdiom viacerých génov v mitochondriách uvedených kvasiniek vedci dospeli k záveru, že pri čítaní tripletov na mRNA ribozóm dokáže nečakane preskočiť sekvenciu 27– 55 nukleotidov (pomenovali ju „byp“ – bypass element). Potom ribozóm pokračuje v syntéze bielkoviny čítaním ďalšej časti molekuly mRNA. Preskok časti mRNA a nasledujúce pristátie ribozómu na správnom mieste signalizuje charakteristické zoskupenie nukleotidov a štrukturálne slučky v molekule mRNA. Prekvapil fakt, že výskyt nukleotidových sekvencií typu „byp“ nie je zriedkavý, lebo ich pozorovali v 81 prípadoch vo viacerých kvasinkových génoch.

Sekvencie podobné „byp“ („byp-like“) vedci pozorovali aj pri iných kvasinkách. Preskok uvedených sekvencií však nespozorovali. Ribozómy ich kontinuálne dekódovali do aminokyselín, ktoré sa stali súčasťou pozmenenej bielkoviny. Inkorporácia sekvencie „byp-like“ do mRNA, ktorú ribozómy nepreskakujú, ale prepisujú, môže v priebehu evolúcie prispieť ku vzniku bielkovín s novými štruktúrami a biochemickými vlastnosťami.

Pozorovanie sekvencií „byp“ a „byp-like“ v rôznych génoch kvasiniek naznačuje, že sú to mobilné genetické elementy schopné za istých podmienok preskočiť z jedného génu na iný gén. Opísaný jav poopravuje základné poznatky, ktoré sme doteraz mali o syntéze bielkovín.