Przełom w biologii! Naukowcy stworzyli sztuczny rybosom

Rybosomy to bardzo wyrafinowane struktury, dzięki którym w naszych organizmach powstają białka. Mają fundamentalne znaczenie dla życia i są jednymi z najstarszych organelli komórkowych. Teraz biologom po raz pierwszy w historii udało się zsyntetyzować sztuczne rybosomy.

Czym są rybosomy?

Rybosomy to struktury służące do produkcji białek. Każdy rybosom składa się z dwóch dopasowanych do siebie podjednostek. Łączą się one tylko podczas translacji (procesu powstawania białka), a po zakończonym procesie rozdzielają się i poruszają po komórce niezależnie. Rybosomowe podjednostki są tworzone przez białka i rRNA (rybosomowy RNA).

Rybosomy są wspólne dla wszystkich organizmów żywych, niezależnie od tego czy są to prokarionty (bakterie, archeony), czy eukarionty (grzyby, rośliny, ludzie). Rybosomy występują także we wnętrzu plastydów i mitochondriów, czyli organelli komórkowych odpowiedzialnych za produkcję energii.

Nie jest tak, że wszystkie rybosomy są takie same. Powszechnie uważa się, że u prokariontów i w organellach półautonomicznych (plastydy, mitochondria, które powstały poprzez wchłonięcie prostych jednokomórkowców dawno temu) są mniejsze i dużo bardziej wrażliwe na toksyny. Rybosomy u eukariontów są bardziej odporne na działanie substancji szkodliwych.

Rybosomy są widoczne tylko pod mikroskopem elektronowym.

Zróbmy to inaczej

Naukowcy mają ogromne problemy z badaniem rybosomów, gdyż obie podjednostki są ze sobą połączone tylko podczas translacji. Nie sposób utrzymać ich w zwartej postaci dłużej, przez co praktycznie nie da się ich badać in vivo, czyli wewnątrz żywych komórek. Poza tym wszelkie próby modyfikowania podjednostek rybosomów kończyły się fiaskiem, bo podczas eksperymentu i tak mieszały się one z podjednostkami „dzikimi”. Postanowiono to zmienić, tak by podjednostki rybosomów były dłużej połączone.

Zespół naukowców z dwóch dużych amerykańskich uniwersytetów – Northwestern University i University of Illinois – jako pierwszy na świecie stworzył sztuczny rybosom, w którym podjednostka mała i duża są połączone na stałe. Struktura nazwana Ribo-T jest wyjątkowa, a podczas eksperymentów zmodyfikowane podjednostki nie mieszają się z „dzikimi”. To był do tej pory jeden z głównych problemów biologów, którzy nie byli w stanie ocenić przypadkowości łączenia poszczególnych podjednostek.

To nie wszystko. Syntetyczny rybosom działa tak dobrze, że bez problemu można wprowadzić go do komórki, gdzie będzie wzorowo pełnił swoje funkcje. Przeprowadzono już testy na Escherichia coli wykazały, że bakterie rosną co prawda 2 razy wolniej niż normalnie, ale rozwijają się prawidłowo, a to w tym przypadku najważniejsze.

Nowe leki na horyzoncie

Biolodzy są zadowoleni z wyników swojej pracy i jednocześnie podekscytowani perspektywami, jakie daje im wykorzystanie Ribo-T w żywych komórkach. Będą możliwe także kolejne modyfikacje, dzięki którym powstaną wysoce wyspecjalizowane typy rybosomów do produkcji konkretnych białek. Być może pozwoli to opracowanie nowych terapii leczących także choroby genetyczne, w których to mutacja danego genu lub genów warunkuje nieprawidłową budowę białka lub jego niedobór.

Michael Jewett, biolog z Northwester University biorący udział w odkryciu powiedział:

Tym, co chcemy ostatecznie osiągnąć jest stworzenie modyfikowanych rybosomów, w których rRNA jest dzielone pomiędzy dwie podjednostki połączone ze sobą na stałe. Dzięki temu będziemy w stanie dokonać translacji białka na zamówienie. Dużym zaskoczeniem było dla nas, że stworzony przez nas chimeryczny rybosom może prawidłowo działać w komórce. To otwiera nam kolejne drzwi do usprawnienia wielu procesów, które nie zachodzą w organizmach prawidłowo.