A vida funciona com ribossomos. Cada célula em todo o mundo necessita de ribossomas para converter dados genéticos nas proteínas vitais necessárias para o funcionamento do organismo e, subsequentemente, para a produção de mais ribossomas. No entanto, os cientistas ainda não têm uma compreensão clara de como estas nanomáquinas essenciais são montadas.
Agora, novas imagens de alta resolução da grande subunidade ribossómica estão a esclarecer como a molécula mais fundamental da natureza se aglutina nas células humanas. As descobertas, publicadas na Science, aproximam-nos um passo de um quadro completo da montagem dos ribossomos.
“Agora temos uma boa ideia de como a grande subunidade ribossomal é montada nos humanos”, diz Sebastian Klinge, do Rockefeller. “Ainda temos algumas lacunas no nosso entendimento, mas certamente agora temos uma ideia muito melhor do que tínhamos antes.”
Resolvendo a subunidade grande
Os ribossomos foram descobertos pela primeira vez em Rockefeller há quase 70 anos. Os investigadores estabeleceram posteriormente que consistem em dois componentes distintos: uma pequena subunidade 40S responsável pela interpretação do ARN mensageiro, e uma subunidade maior 60S que liga fragmentos de proteínas. No entanto, esses foram os traços mais amplos. As etapas precisas pelas quais essas moléculas complexas são montadas em sua forma madura permanecem há muito tempo um mistério.
A abordagem de Klinge a este problema maior há muito tempo se concentra em descobrir como os ribossomos se formam. Para esse fim, o laboratório de Klinge foi um dos primeiros a usar microscopia crioeletrônica para capturar imagens de um ribossomo não bacteriano se reunindo em direção à sua forma final, e desde então o laboratório adotou uma abordagem ainda mais granular – encadeando meticulosamente instantâneos de ribossomos em maturação, para entender como essas moléculas passam de um ponto a outro em sua montagem.
Nos últimos anos, Klinge e outros cientistas ao redor do mundo identificaram e caracterizaram mais de 200 fatores de montagem de ribossomos que influenciam a modificação, processamento e dobramento dos ribossomos.
Para o estudo atual, Klinge e colegas concentraram-se na grande subunidade ribossômica humana (60S). A equipe já sabia, a partir de estudos em leveduras, que a formação da grande subunidade envolve dois precursores (um rRNA 5S e um pré-rRNA 32S) se unindo, mas “queríamos saber todos os eventos que precisam acontecer para que isso ocorra, ” diz Arnaud Vanden Broeck, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Klinge. “Queríamos explicar como a subunidade grande é montada e processada nas células humanas.”
Vanden Broeck e Klinge combinaram novas técnicas envolvendo um mashup de edição de genoma e bioquímica, para capturar estruturas crio-EM de alta resolução de 24 intermediários de montagem de subunidades ribossômicas grandes humanas à medida que amadureciam. As imagens resultantes mostram como os fatores de montagem, várias proteínas e enzimas interagem com os elementos do RNA para impulsionar a formação e maturação do 60S. Juntas, as descobertas representam uma imagem quase completa de como a grande subunidade humana se reúne.
“Durante sessenta anos, não tínhamos quase nada sobre os intermediários que formam os anos 60 humanos – eram praticamente invisíveis para nós – e agora saltamos do nada para uma cobertura muito boa”, diz Vanden Broeck, embora admita que alguns dos mais raros e a maioria dos passos transitórios no caminho para a maturidade dos anos 60 podem ter escapado da equipe e caído no esquecimento. “Ainda temos muito trabalho fazendo.”
No entanto, as principais conclusões do estudo já poderiam começar a informar campos de investigação relacionados. Entre as etapas intermediárias descobertas, por exemplo, estão as vias de sinalização que sugerem uma ligação entre a montagem dos ribossomos e o metabolismo celular – sugerindo que uma compreensão completa dos ribossomos pode muito bem exigir uma estreita colaboração com especialistas em metabolismo celular. E a visão granular das etapas da formação do ribossomo fornecida pelo estudo pode fornecer um contexto importante para os cientistas que estudam doenças ligadas a mutações no ribossomo.
Por enquanto, porém, Klinge e Vanden Broeck contentam-se em maravilhar-se com o salto substancial em frente. “Não são mais suposições”, diz Klinge. “Agora podemos ver, em detalhes, o que acontece quando a grande subunidade é montada. É gratificante perceber que finalmente conseguimos ver o que forma os ribossomos e impulsiona a formação de proteínas em todas as nossas células.”
Publicado em 02/09/2023 10h50
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