ربط الركوب: تم ​​الكشف عن نظام نقل mRNA في خلايا الدماغ

ملخص: حقق الباحثون تطورات كبيرة في فهم كيفية توزيع الرنا المرسال في خلايا الدماغ. اكتشفوا أن مركبًا بروتينيًا يسمى FERRY يساعد الإندوسومات المبكرة (EEs) لنقل mRNAs إلى أجزاء بعيدة من الخلايا العصبية.

باستخدام المجهر الإلكتروني المبرد ، أوضحوا بنية FERRY وكيف ترتبط بـ mRNAs. يمكن لهذه النتائج أن تعمق فهمنا للاضطرابات العصبية الناجمة عن فشل نقل الرنا المرسال.

مفتاح الحقائق:

1. تم تحديد مركب البروتين ، FERRY ، الذي اكتشفه علماء MPI ، على أنه مكون حاسم في نقل mRNA داخل خلايا الدماغ.
2. تلعب الإندوسومات المبكرة (EEs) ، التي تم التقليل من شأنها سابقًا ، دورًا محوريًا في توزيع mRNA من خلال العمل كناقلات mRNA ، بمساعدة FERRY.
3. باستخدام المجهر الإلكتروني بالتبريد ، كشف الباحثون عن التركيب المعقد لـ FERRY وطريقة ارتباطه الجديدة بالحمض النووي الريبي التي تتورط في بعض الاضطرابات العصبية.

مصدر: معهد ماكس بلانك

انضمت فرق من معاهد MPI في دريسدن ودورتموند وفرانكفورت أم ماين وغوتنغن للحصول على أول دليل لمركب بروتين مسؤول عن نقل الحمض النووي الريبي المرسال في الخلايا العصبية.

بعيدًا ، قريب جدًا!

يقول مارينو زيريال: “توفر هذه المنشورات تقدمًا كبيرًا لتوضيح الآليات الكامنة وراء توزيع الرنا المرسال في خلايا الدماغ”. تنتج الخلايا بروتينات حيوية باستخدام mRNA كمخطط وريبوسومات كطابعات ثلاثية الأبعاد.

ومع ذلك ، فإن خلايا الدماغ تواجه تحديًا لوجستيًا يجب التغلب عليه: شكل يشبه الشجرة بفروع يمكن أن تمتد إلى سنتيمترات في الدماغ.

يقول جان شوماخر ، المؤلف الأول للدراسة: “هذا يعني أن الآلاف من الرنا المرسال يجب أن يتم نقلها بعيدًا عن النواة ، بما يشبه الجهد اللوجستي لتزويد المتاجر الكبرى بشكل صحيح في بلد بأكمله”.

حتى الآن ، أرجع الباحثون دور الناقل إلى مقصورات كروية داخل الخلية ، تسمى الجسيمات الداخلية المتأخرة. ومع ذلك ، يجادل علماء MPI بأن شكلًا مختلفًا من المقصورات ، يسمى Endosomes المبكر (EEs) ، مناسب أيضًا كحاملات mRNA ، نظرًا لقدرتها على السفر في كلا الاتجاهين على طول شبكات الطرق داخل الخلايا.

في المنشور الأول ، بقيادة مارينو زيريال من MPI في دريسدن ، اكتشف العلماء وظيفة مركب بروتين أطلقوا عليه اسم FERRY (خمس وحدات فرعية Endosomal Rab5 و RNA / ribosome intermediarY).

في الخلايا العصبية ، يرتبط FERRY بـ EEs ويعمل بشكل مشابه لحزام ربط أثناء النقل: يتفاعل مباشرة مع mRNA ويحمله على EEs ، والتي أصبحت بالتالي ناقلات لوجستية لنقل mRNA وتوزيعها في خلايا الدماغ.

تفاصيل معقدة

ولكن كيف يرتبط FERRY بـ mRNA؟ هذا عندما دخلت مجموعة ستيفان راونسر من MPI دورتموند في اللعب.

في المنشور الثاني ، دينيس كوينتين وآخرون. استخدم المجهر الإلكتروني المبرد (cryo-EM) لاستنتاج بنية FERRY والسمات الجزيئية التي تسمح للمركب بالارتباط بكل من EEs و mRNAs.

يُظهر النموذج الذري ثلاثي الأبعاد الجديد لـ FERRY ، بدقة 4 Ångstroms ، وضعًا جديدًا لربط الحمض النووي الريبي ، والذي يتضمن مجالات ملفوفة. أوضح العلماء أيضًا كيف تؤثر بعض الطفرات الجينية على قدرة FERRY على ربط mRNA مما يؤدي إلى اضطرابات عصبية.

يقول راونسر: “يضع بحثنا الأساس لفهم أشمل للاضطرابات العصبية الناجمة عن فشل نقل الرنا المرسال أو توزيعه والذي قد يؤدي أيضًا إلى تحديد الأهداف ذات الصلة علاجيًا”.

حول هذا أخبار علم الوراثة وعلم الأعصاب

مؤلف: يوهان جارزومبيك
مصدر: معهد ماكس بلانك
اتصال: يوهان جارزومبيك – معهد ماكس بلانك
صورة: تُنسب الصورة إلى أخبار علم الأعصاب

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“الأساس الهيكلي لربط mRNA بواسطة مجمع المستجيب FERRY Rab5 البشريبقلم ستيفان راونسر وآخرون. الخلية الجزيئية

خلاصة

الأساس الهيكلي لربط mRNA بواسطة مجمع المستجيب FERRY Rab5 البشري

يسلط الضوء

• يربط FERRY مرنا إلى الإندوسومات المبكرة في النقل بعيد المدى للنصوص
• بنية فريدة تشبه المشبك لمركب المستجيب FERRY Rab5 الخماسي
• تتضمن واجهة ربط RNA المعقدة بشكل أساسي مجالات ملفوفة مرنة من Fy-2
• تؤدي الطفرات المرتبطة بالاضطراب العصبي إلى إضعاف تجمع Rab5 و FERRY

ملخص

مجمع المستجيب FERRY Rab5 الخماسي عبارة عن رابط جزيئي بين mRNA والاندوسومات المبكرة في توزيع mRNA داخل الخلايا.

هنا ، نحدد بنية cryo-EM للعبّارة البشرية. إنه يكشف عن بنية فريدة تشبه المشبك لا تشبه أي بنية معروفة لمؤثرات Rab.

تكشف مجموعة من الدراسات الوظيفية والطفرية أنه في حين أن الملف الملفوف الطرفي Fy-2 C يعمل كمنطقة ربط لـ Fy-1/3 و Rab5 ، فإن كلا الملفين الملفوفين و Fy-5 يتفقان على ربط mRNA.

الطفرات التي تسبب اقتطاع Fy-2 في المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية تضعف ارتباط Rab5 أو التجمع المركب FERRY. وبالتالي ، يعمل Fy-2 كمحور ربط يربط جميع الوحدات الفرعية الخمسة المعقدة ويتوسط في الارتباط بـ mRNA والداخلية المبكرة عبر Rab5.

توفر دراستنا رؤى ميكانيكية في نقل الرنا المرسال لمسافات طويلة وتوضح أن البنية الخاصة لـ FERRY مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بوضع غير موصوف سابقًا لربط الحمض النووي الريبي ، والذي يتضمن مجالات ملفوفة.