Pengikatan tumpangan: sistem transportasi mRNA telah ditemukan di sel-sel otak

ringkasan: Para peneliti telah membuat kemajuan besar dalam memahami bagaimana mRNA didistribusikan dalam sel-sel otak. Mereka menemukan bahwa kompleks protein yang disebut FERRY membantu endosom awal (EE) untuk mengangkut mRNA ke bagian neuron yang jauh.

Dengan menggunakan mikroskop elektron kriogenik, mereka menunjukkan struktur FERRY dan bagaimana ia berikatan dengan mRNA. Temuan ini dapat memperdalam pemahaman kita tentang gangguan neurologis yang disebabkan oleh kegagalan transfer mRNA.

Fakta-fakta kunci:

1. Ditemukan oleh para ilmuwan MPI, kompleks protein, FERRY, telah diidentifikasi sebagai komponen penting transmisi mRNA di dalam sel otak.
2. Sebelumnya diremehkan, endosom awal (EE) memainkan peran penting dalam distribusi mRNA dengan bertindak sebagai transporter mRNA, dengan bantuan FERRY.
3. Menggunakan mikroskop cryoelectron, para peneliti mengungkapkan struktur kompleks FERRY dan jalur pengikatan RNA baru yang terlibat dalam gangguan neurologis tertentu.

sumber: Institut Max Planck

Tim dari institut MPI di Dresden, Dortmund, Frankfurt am Main, dan Göttingen bekerja sama untuk mendapatkan bukti pertama adanya kompleks protein yang terlibat dalam transmisi messenger RNA di neuron..

Jauh, sangat dekat!

“Publikasi ini memberikan kemajuan besar dalam menjelaskan mekanisme yang mendasari distribusi mRNA dalam sel otak,” kata Marino Zerial. Sel menghasilkan protein vital menggunakan mRNA sebagai cetak biru dan ribosom sebagai printer 3D.

Namun, sel-sel otak memiliki tantangan logistik yang harus diatasi: bentuk seperti pohon dengan cabang yang dapat memanjang beberapa sentimeter di otak.

“Ini berarti ribuan mRNA harus diangkut jauh dari nukleus, seperti upaya logistik untuk memasok supermarket dengan benar di seluruh negara,” kata Jan Schumacher, penulis pertama studi tersebut.

Sampai saat ini, para peneliti menghubungkan peran transporter dengan kompartemen berbentuk bola di dalam sel, yang disebut endosom laten. Namun, para ilmuwan MPI berpendapat bahwa bentuk kompartemen yang berbeda, yang disebut endosomes awal (EEs), juga cocok sebagai pembawa mRNA, karena kemampuannya untuk berjalan di kedua arah di sepanjang jaringan jalan intraseluler.

Dalam publikasi pertama, dipimpin oleh Marino Zerial dari MPI di Dresden, para ilmuwan menemukan fungsi kompleks protein yang mereka beri nama FERRY (lima subunit Rab5 endosomal dan perantara RNA/ribosome).

Dalam neuron, FERRY berikatan dengan EE dan bertindak serupa dengan sabuk penghubung selama transmisi: ia langsung berinteraksi dengan mRNA dan membawanya ke EE, yang kemudian menjadi pembawa logistik untuk transportasi dan distribusi mRNA ke dalam sel otak.

Detail yang rumit

Tapi bagaimana FERRY berhubungan dengan mRNA? Saat itulah kit Stefan Raunser dari MPI Dortmund ikut bermain.

Dalam publikasi kedua, Denise Quentin et al. cryo-electron microscopy (cryo-EM) digunakan untuk menyimpulkan struktur FERRY dan fitur molekuler yang memungkinkan senyawa mengikat EE dan mRNA.

Model atom 3D baru FERRY, pada resolusi 4 Ångstrom, menunjukkan mode pengikatan RNA baru, yang mencakup domain koil-koil. Para ilmuwan juga telah menjelaskan bagaimana mutasi genetik tertentu memengaruhi kemampuan FERRY untuk mengikat mRNA yang menyebabkan gangguan neurologis.

“Penelitian kami meletakkan dasar untuk pemahaman yang lebih komprehensif tentang gangguan neurologis yang disebabkan oleh kegagalan transportasi atau distribusi mRNA, yang juga dapat mengarah pada identifikasi target terapi yang relevan,” kata Raunser.

Tentang berita genetika dan ilmu saraf ini

pengarang: Johann Jarzombek
sumber: Institut Max Planck
komunikasi: Johann Jarzombek – Institut Max Planck
gambar: Gambar dikreditkan ke Neuroscience News

Pencarian asli: akses terbuka.
“Basis struktural untuk pengikatan mRNA oleh kompleks efektor FERRY Rab5 manusiaOleh Stephan Raunser dkk. sel molekuler

ringkasan

Basis struktural untuk pengikatan mRNA oleh kompleks efektor FERRY Rab5 manusia

Highlight

• Ferry mengikat mRNA ke endosom awal dalam pengangkutan transkrip jarak jauh
• Struktur mirip sinaps yang unik dari kompleks efektor FERRY Rab5 pentamerik
• Antarmuka pengikat RNA yang kompleks terutama mencakup domain koil-koil yang fleksibel dari Fy-2
• Mutasi yang terkait dengan gangguan saraf merusak pengumpulan Rab5 dan FERRY

ringkasan

Kompleks efektor FERRY Rab5 pentase adalah penghubung molekuler antara mRNA dan endosom awal dalam distribusi mRNA intraseluler.

Di sini, kami mendefinisikan arsitektur cryo-EM manusia. Ini mengungkapkan struktur mirip sinaps yang unik tidak seperti struktur efektor Rab yang diketahui.

Kombinasi studi fungsional dan mutasional mengungkapkan bahwa sementara koil-terminal Fy-2 C berfungsi sebagai daerah pengikat untuk Fy-1/3 dan Rab5, baik koil-koil dan Fy-5 setuju untuk mengikat mRNA.

Mutasi yang menyebabkan pemotongan Fy-2 pada pasien dengan gangguan neurologis mengganggu pengikatan Rab5 atau perakitan kompleks FERRY. Dengan demikian, Fy-2 bertindak sebagai hub pengikat yang menghubungkan kelima subunit kompleks dan memediasi pengikatan mRNA dan internalisasi awal melalui Rab5.

Studi kami memberikan wawasan mekanistik ke dalam transportasi mRNA jarak jauh dan menunjukkan bahwa struktur khusus FERRY terkait erat dengan mode pengikatan RNA yang sebelumnya tidak dijelaskan, yang mencakup domain koil-koil.