Los ribosomas son los orgánulos responsables de la síntesis de proteínas en las células. Los investigadores de LMU ahora han analizado los primeros pasos en su ensamblaje y han visualizado cómo sus componentes de ARN se pliegan correctamente y encuentran su lugar en la estructura en crecimiento.

En células en crecimiento activo, se debe sintetizar una gran variedad de proteínas en cantidades muy variables. Para satisfacer estas demandas, Las fábricas de proteínas de la célula, los ribosomas, que están formadas por proteínas y varios ARN, deben construirse en cantidades considerables. Una célula de levadura en crecimiento produce del orden de 100, 000 ribosomas por hora, cada uno de los cuales consta de alrededor de 80 proteínas ribosomales y cuatro ARN ribosomales (ARNr), distribuidos entre dos subunidades distintas que interactúan funcionalmente entre sí. Además, El ensamblaje ribosómico requiere la intervención de aproximadamente otras 200 proteínas que sirven como factores de biogénesis, que no forman parte de la estructura final. Estos factores orquestan la construcción del ribosoma y dirigen el plegamiento secuencial de los ARNr, que proporciona los sitios de unión apropiados para la inserción de las proteínas ribosómicas. Investigadores de LMU dirigidos por el profesor Roland Beckmann, en cooperación con el grupo del profesor Ed Hurt en la Universidad de Heidelberg, ahora han determinado, por primera vez con detalles tridimensionales, cómo se llevan a cabo los primeros pasos en el ensamblaje de la subunidad grande en las células de levadura. Los hallazgos aparecen en la revista líder Celda .

El ensamblaje del ribosoma comienza en una región especializada del núcleo llamada nucleolo, donde tres de los ARNr se transcriben en forma de grandes moléculas precursoras. Cada molécula se procesa enzimáticamente para producir los segmentos maduros que se encuentran en el ribosoma terminado. Dos de estos, llamado 25S y 5.8S en levadura, se incorporan en la subunidad grande. Los pasos posteriores en el proceso de ensamblaje ocurren en el nucleoplasma, antes de que el ribosoma aún incompleto se exporte a través de los poros de la membrana nuclear para la maduración final en el citoplasma ". Este proceso de múltiples etapas refleja la naturaleza extremadamente compleja de toda la operación, "dice Lukas Kater, el autor principal del estudio. Para dilucidar cómo se pliega el ARNr 25S, el equipo purificó cinco complejos de ribonucleoproteínas del nucleolo, y determinaron sus estructuras mediante microscopía crioelectrónica. Cada uno de estos complejos está asociado con diferentes conjuntos de factores de biogénesis y representa una etapa discreta en el proceso de ensamblaje. "Este enfoque nos permitió identificar las funciones de varios de los factores de biogénesis tempranos y determinar la secuencia de pasos de unión de proteínas y plegamiento de ARN involucrados en las primeras etapas de ensamblaje de la subunidad ribosómica grande en el nucleolo". "Dice Kater.

Resulta que el ARN precursor de 25S en realidad comienza a plegarse desde ambos extremos, y no en la secuencia en la que se organizan los dominios de plegamiento en la molécula lineal. Los dominios I y II se pliegan primero, seguido del dominio VI en el otro extremo de la molécula. Entonces yo, IV y V siguen, en ese orden. "Esto permite que se genere una especie de 'exoesqueleto' para lo que luego se convertirá en el centro catalítico (donde las subunidades de aminoácidos de cada proteína se unen en la secuencia correcta) y el túnel de salida, a través del cual la cadena de proteínas en crecimiento emerge del ribosoma, ", Explica Beckmann. Él y sus colegas ahora planean investigar más intermedios en el proceso de ensamblaje para obtener una imagen más detallada de la fase de construcción del ribosoma que tiene lugar en el núcleo.