TÜ teadlased mõtlesid välja, kuidas muuta bioloogilised masinad paremaks

Teadusajakirjas Nature Communications ilmus Tartu Ülikooli teadlaste artikkel, mis aitab välja selgitada kitsaskoha sünteetilises bioloogias. Nende töö näitab, kust tuleb viga otsida ja mida parandada, et panna laboris kokku hästi töötav ribosoom.

Ribosoomi nimetatakse ka bioloogiliseks või elus masinaks. See on raku kõige väiksem organell, millel on väga tähtis ülesanne: "kasutades" DNA peal kirjas olevat "juhist", paneb ribosoom kokku valgu molekule. Valgud on meie organismi ühed kõige tähtsamad ained, millest sõltub iga meie mõte, emotsioon ja liigutus.

 „Kuid selleks, et sünteesida uudseid valke, mis suudaksid teha midagi niisugust, mida olemasolevad valgud ei suuda, peame õppima valkudesse lülitama tavalisest erinevaid koostisosi – aminohappeid,“ rääkis molekulaarbioloogia teadur Margus Leppik. „Selleks tuleb muu hulgas teha ümber ribosoome.“

Kahjuks ei ole teadlaste teadmised ribosoomidest nende „ümberehitamiseks“ veel piisavad. Nad ei tea, kuidas täpselt ribosoomi muuta, et see sünteesiks vajaminevat valku.  

„Märksa lihtsam oleks valida meile sobivate omadustega ribosoomid välja juhuslikult muudetud ribosoomide hulgast,“ sõnas Remme.

Koostöö USA teadlastega

Soovitused, kuidas juhuslikult muudetud ribosoomide hulgast just soovitud omadustega ribosoome leida, on endale väga hästi selgeks teinud USA Illinoisi Ülikooli teadlased. Selleks on nad Alexander Mankini juhtimisel loonud kunstlikud ribosoomid, mille kaks osa on omavahel seotud nii, et need ei saa lahkneda.

Spetsialistide jaoks oli aga üllatav, et kuigi USA teadlaste „ühendatud“ ribosoomid suudavad asendada harilikke ribosoome ja sünteesida kõiki vajalikke valke, kulgeb süntees väga aeglaselt.

Siinkohal tulid Mankinile appi Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudi molekulaarbioloogia labori teadlased.

Selles laboris on uuritud ribosoomide kokkupanekut bakterirakkudes juba pikemat aega. Nüüd näitasid seal töötavad Margus Leppik ja Jaanus Remme katsetega, et peamine põhjus, miks „ühendatud“ ribosoomid ei taga bakteritele vajalike valkude piisavalt kiiret sünteesi, seisneb ribosoomide endi kokkupanekus.

Nimelt on „ühendatud“ ribosoomide kokkupanek rakkudes mitu korda aeglasem kui tavaliste, kahest poolest koosnevate ribosoomide valmistamine.

Valkude õmblustöökoda

Tartu Ülikooli teadlaste avastust võib võrrelda õmblustöökojaga, kus on kasutusel uued õmblusmasinad, kuid toodangut tuleb napilt. Milles on viga: kas töölistes, masinates, juhtides või natuke neis kõigis?

„Meie puhul on vastus veidi ootamatu: masinatest töötab ainult väike osa, kuna enamik masinaid on valesti kokku pandud,“ näitlikustas Remme. „Vaja on inseneri, kes masinad korrektselt kokku paneks, siis tuleks ka toodang. Meie avastuse juures on peategelased ribosoomid ehk valku valmistavad molekulaarsed masinad.“

„Nüüd kui me teame, miks „ühendatud“ ribosoome on nii raske efektiivselt kokku panna, saame neid paremaks muuta, kasutades teadmisi ribosoomide sünteesi kohta bakterites,“ rääkis Margus Leppik.

„Meie teadustöö näitab, kust tuleb viga otsida ja mida tuleks parandada. Selleks et teha uudne masin, tuleb see ka uut moodi kokku panna,“ ütles Jaanus Remme.

Loe pikemalt ERR Novaatorist https://novaator.err.ee/916854/kuidas-panna-kokku-elus-masin-tartu-ulikooli-teadlased-teavad-vastust