zhrnutie: Výskumníci urobili veľký pokrok v pochopení toho, ako je mRNA distribuovaná v mozgových bunkách. Zistili, že proteínový komplex nazývaný FERRY pomáha skorým endozómom (EE) transportovať mRNA do vzdialených častí neurónov.

Pomocou kryogénnej elektrónovej mikroskopie ukázali štruktúru FERRY a ako sa viaže na mRNA. Tieto zistenia by mohli prehĺbiť naše chápanie neurologických porúch spôsobených zlyhaním prenosu mRNA.

Kľúčové fakty:

1. Proteínový komplex FERRY, ktorý objavili vedci z MPI, bol identifikovaný ako kritická zložka prenosu mRNA v mozgových bunkách.
2. Predtým podceňované skoré endozómy (EE) hrajú kľúčovú úlohu v distribúcii mRNA tým, že pôsobia ako transportéry mRNA s pomocou FERRY.
3. Pomocou kryoelektrónovej mikroskopie vedci odhalili komplexnú štruktúru FERRY a jej novú dráhu viazania RNA, ktorá sa podieľa na určitých neurologických poruchách.

zdroj: Inštitút Maxa Plancka

Tímy z inštitútov MPI v Drážďanoch, Dortmunde, Frankfurte nad Mohanom a Göttingene spojili svoje sily, aby získali prvé dôkazy o proteínovom komplexe, ktorý sa podieľa na prenose messenger RNA v neurónoch..

Ďaleko, tak blízko!

„Tieto publikácie poskytujú veľký pokrok pri objasňovaní mechanizmov, ktoré sú základom distribúcie mRNA v mozgových bunkách,“ hovorí Marino Zerial. Bunky produkujú životne dôležité proteíny pomocou mRNA ako plánu a ribozómov ako 3D tlačiarní.

Mozgové bunky však musia prekonať logistickú výzvu: stromovitý tvar s vetvami, ktoré sa môžu v mozgu rozprestierať na centimetre.

„To znamená, že tisíce mRNA by sa museli prepravovať ďaleko od jadra, niečo ako logistické úsilie na správne zásobovanie supermarketov v celej krajine,“ hovorí Jan Schumacher, prvý autor štúdie.

Výskumníci doteraz pripisovali úlohu transportéra sférickým kompartmentom v bunke, nazývaným latentné endozómy. Vedci MPI však tvrdia, že iná forma kompartmentov, nazývaná skoré endozómy (EE), je tiež vhodná ako nosiče mRNA, kvôli ich schopnosti cestovať oboma smermi pozdĺž vnútrobunkových cestných sietí.

V prvej publikácii, ktorú viedol Marino Zerial z MPI v Drážďanoch, vedci objavili funkciu proteínového komplexu, ktorý nazvali FERRY (päť endozomálnych podjednotiek Rab5 a RNA/ribozóm intermediarY).

V neurónoch sa FERRY viaže na EE a počas prenosu pôsobí podobne ako spojovací pás: priamo interaguje s mRNA a prenáša ju na EE, ktoré sa tak stávajú logistickými nosičmi pre transport a distribúciu mRNA do mozgových buniek.

Zložité detaily

Ale ako súvisí FERRY s mRNA? Vtedy prišla na rad súprava Stefana Raunsera od MPI Dortmund.

V druhej publikácii Denise Quentin a kol. kryo-elektrónová mikroskopia (cryo-EM) sa použila na odvodenie štruktúry a molekulárnych vlastností FERRY, ktoré umožňujú zlúčenine viazať sa na EE aj mRNA.

Nový 3D atómový model spoločnosti FERRY s rozlíšením 4 Ångstromov ukazuje nový režim viazania RNA, ktorý zahŕňa domény s coiled-coil. Vedci tiež vysvetlili, ako určité genetické mutácie ovplyvňujú schopnosť FERRY viazať mRNA, čo vedie k neurologickým poruchám.

„Náš výskum kladie základ pre komplexnejšie pochopenie neurologických porúch spôsobených zlyhaním transportu alebo distribúcie mRNA, čo môže tiež viesť k identifikácii terapeuticky relevantných cieľov, “ hovorí Raunser.

O týchto správach z genetiky a neurovedy

autor: Johann Jarzombek
zdroj: Inštitút Maxa Plancka
komunikácia: Johann Jarzombek – Inštitút Maxa Plancka
obrázok: Obrázok pripísaný Neuroscience News

Pôvodné vyhľadávanie: otvorený prístup.
„Štrukturálny základ pre väzbu mRNA pomocou ľudského efektorového komplexu FERRY Rab5Autor Stephan Raunser a kol. molekulárna bunka

Súhrn

Štrukturálny základ pre väzbu mRNA pomocou ľudského efektorového komplexu FERRY Rab5

Zvýraznenie

• Ferry viaže mRNA na skoré endozómy v diaľkovom transporte transkriptov
• Unikátna štruktúra podobná synapsii pentamerického efektorového komplexu FERRY Rab5
• Komplexné rozhranie viažuce RNA zahŕňa hlavne flexibilné coiled-coil domény Fy-2
• Mutácie spojené s poruchou neurónov zhoršujú združovanie Rab5 a FERRY

zhrnutie

Efektorový komplex pentázy FERRY Rab5 je molekulárne spojenie medzi mRNA a skorými endozómami v intracelulárnej distribúcii mRNA.

Tu definujeme ľudskú kryo-EM architektúru. Odhaľuje jedinečnú štruktúru podobnú synapsii na rozdiel od akejkoľvek známej štruktúry efektorov Rab.

Kombinácia funkčných a mutačných štúdií odhaľuje, že zatiaľ čo Fy-2 C-terminálna coiled-coil slúži ako väzbová oblasť pre Fy-1/3 a Rab5, stočená-coil aj Fy-5 súhlasia s väzbou mRNA.

Mutácie, ktoré spôsobujú skrátenie Fy-2 u pacientov s neurologickými poruchami, zhoršujú väzbu Rab5 alebo zostavenie komplexu FERRY. Fy-2 teda pôsobí ako väzobný uzol, ktorý spája všetkých päť komplexných podjednotiek a sprostredkúva väzbu mRNA a skorú internalizáciu cez Rab5.

Naša štúdia poskytuje mechanistický pohľad na transport mRNA na veľké vzdialenosti a ukazuje, že špeciálna štruktúra FERRY úzko súvisí s predtým nepopísaným spôsobom väzby RNA, ktorý zahŕňa coiled-coil domény.