Uma equipe de pesquisa do Departamento de Química da Universität Hamburg conseguiu pela primeira vez identificar em nível molecular o mecanismo dinâmico usado pela enzima RNase R para degradar a subunidade 30S ribossômica. Os resultados do estudo foram publicados na revista científica Nature .



A síntese de proteínas é um processo vital e que consome muita energia na célula, no qual os ribossomos desempenham um papel crucial. Essas moléculas comparativamente grandes são encontradas em todos os organismos vivos e atuam como as “fábricas de proteínas” da célula.

Para fazer isso, os ribossomos leem o modelo de uma proteína específica em uma molécula mensageira – o RNA mensageiro (mRNA) – e depois convertem essa informação em uma nova proteína. Os ribossomos consistem em duas subunidades. A subunidade pequena é responsável pela leitura e verificação de erros no mRNA, enquanto a subunidade grande é responsável pela polimerização de aminoácidos para formar proteínas.

A produção controlada e a renovação regulada dos ribossomos são necessárias para a síntese protéica. Embora a montagem dos ribossomos tenha sido cada vez melhor compreendida nos últimos anos, não houve nenhuma visão estrutural sobre a degradação dos ribossomos.

Isto é importante porque em situações de stress, como falta de comida, ou no final do seu ciclo de crescimento, as células reduzem o seu metabolismo para sobreviverem mais tempo. Este estado é conhecido como fase estacionária. Durante esta fase, a síntese proteica que consome muita energia é reduzida e alguns ribossomos são degradados para liberar a energia investida neles para garantir a sobrevivência celular.

Para as suas investigações, os investigadores estudaram Bacillus subtilis, uma bactéria do solo em forma de bastonete que se encontra no ar, na poeira e na água, bem como nos intestinos de humanos e animais. "Em contraste com estudos anteriores, pegamos células que ainda estavam em crescimento e não na fase estacionária. Queríamos saber quais processos ocorrem na transição para a fase estacionária", diz o Dr. Helge Paternoga, do Departamento de Química da Universidade. Universität Hamburg, último autor do estudo.

Os pesquisadores sabiam, por trabalhos anteriores, que certas enzimas, como a ribonuclease R (RNase R), estão envolvidas no processo de degradação dos ribossomos em situações de estresse. Usando microscopia crioeletrônica, eles conseguiram mostrar pela primeira vez que a enzima RNase R se liga à pequena subunidade 30S do ribossomo. O "S" significa "unidades Svedberg" e refere-se à massa da subunidade ribossômica.

A RNase R não corta arbitrariamente a subunidade 30S, mas fixa-se a uma área livre, que os investigadores chamam de “pescoço”, e depois separa a “cabeça”, a área superior da subunidade, em duas etapas consecutivas.

“Na primeira etapa, a enzima RNase R encontra um obstáculo no ‘pescoço’ e desestabiliza a região do pescoço, tornando-a mais flexível. Na segunda etapa, a ‘cabeça’ é virada, o que remove o obstáculo e permite que a enzima se mova. continuar o processo de degradação da subunidade 30S sem impedimentos", explica Paternoga.

"Nossos experimentos de degradação in vitro indicam que a troca de 'cabeça' é uma barreira cinética significativa para a RNase R. Além disso, fomos capazes de mostrar que a enzima por si só é suficiente para realizar o processo completo de degradação 30S", diz o Prof. Wilson, chefe do grupo de pesquisa do Departamento de Química da Universität Hamburg e coautor do estudo.

Mais informações: Lyudmila Dimitrova-Paternoga et al, Base estrutural da degradação da subunidade 30S ribossômica por RNase R, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07027-6
Fornecido pela Universidade de Hamburgo