I ett genombrott som kan leda till nya behandlingar för sjukdomar som Alzheimers och cancer, har forskare löst mysteriet med hur celler utvecklar proteiner.
Studien, publicerad i tidskriften Nature, avslöjar detaljerna på atomnivå om hur en molekylär maskin som kallas ribosomen utvecklar proteiner när de tillverkas. Denna process, känd som proteintranslokation, är avgörande för att cellerna ska fungera korrekt.
"Detta är en viktig milstolpe i vår förståelse av hur celler fungerar", säger studieledaren Dr James Bardwell, professor i biokemi och molekylärbiologi vid University of California, Berkeley. "Vi har nu en tydlig bild av hur ribosomen utvecklar proteiner, vilket kan leda till nya sätt att behandla sjukdomar som orsakas av felveckning av proteiner."
Proteinfelveckning är ett vanligt problem i celler. Det kan uppstå när proteiner utsätts för värme, kemikalier eller andra stressfaktorer. Felveckade proteiner kan klumpa ihop sig och bilda aggregat, vilket kan skada celler och leda till sjukdomar.
Vid Alzheimers sjukdom, till exempel, bildar felveckade proteiner som kallas amyloid-beta och tau aggregat i hjärnan som tros bidra till utvecklingen av sjukdomen. I cancer kan felveckade proteiner främja tillväxt och spridning av tumörer.
Ribosomen är en stor molekylär maskin som ansvarar för att syntetisera proteiner. Den läser den genetiska koden i budbärar-RNA (mRNA) och använder denna information för att sätta ihop aminosyror till proteiner.
När ribosomen syntetiserar ett protein, viker den också ut proteinet så att det kan vikas ordentligt till sin funktionella form. Denna process är avgörande för att proteinet ska fungera korrekt.
Den nya studien avslöjar detaljerna på atomnivå om hur ribosomen utvecklar proteiner. Forskarna använde en teknik som kallas kryo-elektronmikroskopi för att visualisera ribosomen i aktion. Denna teknik gjorde det möjligt för dem att se ribosomen i oöverträffad detalj, vilket gjorde det möjligt för dem att bestämma hur det utvecklar proteiner.
Resultaten av studien kan leda till nya sätt att behandla sjukdomar som orsakas av felveckning av protein. Genom att förstå hur ribosomen vecklar ut proteiner kan forskare kanske utveckla läkemedel som kan förhindra att proteiner vikas fel eller som kan hjälpa celler att rensa bort felveckade proteiner.
"Denna studie är ett stort genombrott i vår förståelse av hur celler fungerar", säger Bardwell. "Vi är glada över de potentiella konsekvenserna av denna forskning för behandling av sjukdomar som Alzheimers och cancer."
