Cercetătorii dezvăluie mecanismul prin care proteina TACO1 susține sinteza proteinelor în mitocondrii
O echipă de cercetători de la Institutul Karolinska a identificat modul în care proteina TACO1 ajută mitocondriile să producă proteine atunci când procesul întâmpină secvențe dificile. Studiul, publicat în revista Nature Communications, oferă noi perspective asupra unui mecanism care este perturbat în anumite boli mitocondriale.
Mitocondriile furnizează energie celulelor și produc un set mic, dar esențial, de proteine necesare pentru acest proces. Proteinele sunt sintetizate de ribozomii mitocondriali, cunoscuți sub numele de mitoribozomi. În timpul producției de proteine, unele secvențe pot determina mitoribozomul să încetinească sau să se blocheze. Acest lucru este valabil în special pentru secvențele care conțin mai multe copii ale aminoacidului prolină.
Se știa că TACO1 ajută mitoribozomul să continue prin astfel de secvențe, dar modul exact în care acționează rămăsese neclar.
O abordare structurală a mecanismului TACO1
Folosind microscopia crioelectronică (cryo-EM), cercetătorii au surprins TACO1 uman interacționând cu un mitoribozom în timp ce acesta producea o proteină. Au descoperit că TACO1 funcționează diferit față de factorii înrudiți întâlniți la bacterii și în alte părți ale celulelor umane. TACO1 se leagă în apropierea situsului A al ribozomului, locul unde sunt introduși aminoacizi noi, și interacționează direct cu ARN-ul de transfer (ARNt) care sosește.
„TACO1 dezvăluie o soluție distinctă la o provocare cu care se confruntă toți ribozomii: menținerea sintezei proteinelor în mișcare prin secvențe dificile”, afirmă Joanna Rorbach, profesor la Departamentul de Biochimie Medicală și Biofizică al Institutului Karolinska și autor principal corespondent al studiului.
Cercetătorii au combinat cryo-EM cu analiza AlphaFold, modelarea computațională și simulările de dinamică moleculară. Rezultatele sugerează că TACO1 poate efectua mișcări substanțiale care ajută la stabilizarea ARNt-ului care sosește în timpul etapelor dificile ale producției de proteine.
„Combinarea cryo-EM cu analiza AlphaFold și simulările de dinamică moleculară ne-a permis să explorăm modul în care flexibilitatea TACO1 poate ajuta la poziționarea ARNt-ului care sosește”, explică Vivek Singh, cercetător postdoctoral la Institutul Karolinska și primul autor al studiului.
„Aceste descoperiri ajută la conectarea modificărilor din TACO1 cu defectele în sinteza proteinelor mitocondriale, oferind o bază moleculară mai clară pentru înțelegerea bolilor asociate”, adaugă Anas Khawaja, specialist în cercetare la Institutul Karolinska și coautor corespondent.
Implicații pentru bolile mitocondriale
Cercetătorii au identificat, de asemenea, asemănări structurale între TACO1 și ruda sa bacteriană YebC2, ceea ce indică un mecanism conservat din punct de vedere evolutiv.
Mutațiile în TACO1 sunt asociate cu deficiența de citocrom c oxidază și cu sindromul Leigh cu debut tardiv. Descoperirile oferă o explicație moleculară pentru modul în care modificările din TACO1 pot interfera cu sinteza proteinelor mitocondriale.
