העברה RNAs (tRNAs) הם בין הסוגים הנפוצים ביותר של RNA בתא והם הכרחיים לייצור חלבון בכל האורגניזמים המוכרים. יש להם פונקציית "תרגום" חשובה: הם קובעים כיצד רצף חומצות הגרעין, שבהן מקודד המידע הגנטי, מתועתק לרצף של חומצות אמינו שמהן בנויים חלבונים.
RNAs העברה נוצרים מ-tRNAs מקדימים (pre-tRNAs), המומרים במספר שלבים ל-tRNA בוגר בעל מבנה תלת מימדי מורכב. בחלק מה-tRNA, זה כולל שלב שבו נכרת קטע מסוים, המכונה אינטררון. בבני אדם, ה tRNA splicing endonuclease (TSEN) מבצע משימה זו.
האנזים RNA kinase CLP1, הנקשר ישירות ל-TSEN, ממלא גם הוא תפקיד בהבטחת ההמרה הנכונה של tRNAs. אם TSEN ו-CLP1 אינם מסוגלים ליצור אינטראקציה זה עם זה בגלל מוטציה גנטית, נראה שגם tRNAs כבר לא יכולים להיווצר בצורה נכונה. ההשלכות של זה נראות לעתים קרובות בהתפתחות של הפרעות ניווניות. אחת מהן היא היפופלזיה פונטוצרבלית, אשר מובילה לנכויות חמורות ולמוות בטרם עת בילדות המוקדמת. הפרעה פרוגרסיבית נדירה זו מתבטאת בהתפתחות חריגה של המוח הקטן והפונס, חלק מגזע המוח.
למרות שפעילות TSEN חיונית לחיים, עד היום לא היה ברור בעיקר כיצד האנזים קושר פרה-tRNA ואיך נכרתים אינטרונים. היעדר מבנה תלת מימדי של האנזים גם הקשה על הערכת השינויים המופעלים על ידי מוטציות פתוגניות ספציפיות. באמצעות מיקרוסקופיה קריו-אלקטרונים (cryo-EM) שנערכה במתקנים של אוניברסיטת יוליוס-מקסימיליאן בווירצבורג ושל המכון לביוכימיה באוניברסיטת גתה פרנקפורט, חוקרים בראשות ד"ר סיימון טרוביץ' מהמכון לביוכימיה באוניברסיטת גתה, כעת הצליחו לשפוך אור על המבנה התלת מימדי של קומפלקס TSEN/pre-tRNA.
בעזרת שחזורי cryo-EM שלהם, צוות המחקר הצליח להראות לראשונה כיצד TSEN מקיים אינטראקציה עם הפרה-tRNA בצורת L. לאחר מכן, TSEN כורת את האינטרון מהזרוע הארוכה של ה-L. "ראשית, TSEN מתיישב בפינת ה-L. לאחר מכן הוא יכול לזהות גם את הזרוע הקצרה והארוכה, כמו גם את הזווית ביניהן", מסביר טרוביץ'.
תת-יחידת TSEN 54 (TSEN54) ממלאת תפקיד מפתח בזיהוי טרום-tRNA, כפי שהחוקרים הצליחו כעת לאשר. תת-היחידה משמשת כ"סרגל מולקולרי" ומודדת את המרחק בין הזרוע הארוכה והקצרה של ה-L. בדרך זו, TSEN מזהה באיזו נקודה יש צורך לבקע את הפרה-tRNA על מנת להסיר את האינטרון.
ממצאים חדשים על האינטראקציה של ה-RNA קינאז CLP1 ויחידת המשנה TSEN TSEN54 היו הפתעה: CLP1 נקשר כנראה לאזור לא מובנה ולכן גמיש מאוד של TSEN54. זה בדיוק אזור זה שמכיל חומצת אמינו שעברה מוטציה בתדירות הגבוהה ביותר בחולים עם היפופלזיה פונטוצרבלית. "עבורנו, זוהי אינדיקציה חשובה לכך שפיתוח תרופות בעתיד צריך להתרכז בשמירה על האינטראקציה של TSEN ו-CLP1", משוכנע סמויל סקולובסקי, המחבר הראשון של המחקר.
כעת מקווים המדענים שהנתונים המבניים יאפשרו לדמות מודלים שניתן להשתמש בהם כדי לחפש חומרים פעילים פוטנציאליים. טרוביץ' מסכם: "למרות שטיפול מבטיח עדיין לפנינו הרבה, המבנה שלנו אכן מהווה בסיס איתן להבנה טובה יותר של איך TSEN עובד ומהם דפוסי המחלה של המוטנטים שלו".
קישור לכתבת המקור – 2023-07-13 21:20:16
