Учёные впервые сняли «фильм» о работе молекулярной машины, разрушающей РНК

МД-симуляции Rrp42-EL в закрытом и открытом состоянии. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62982-6

Исследователи из Регенсбургского центра биохимии и Регенсбургского центра сверхбыстрой наноскопии при Университете Регенсбурга получили уникальные данные о структуре, динамике и функции компонентов экзосомы — молекулярной машины, разрушающей РНК в клетке. Результаты не только дают биологическую информацию о деградации РНК, но и являются методологическим прорывом в структурном исследовании биомолекул.

Междисциплинарная группа под руководством доктора Йобста Либау, доктора Даниэлы Лазцаретти, профессора Тилля Рудака и профессора Ремко Спрэнгерса сообщает о своих находках в Nature Communications.

Белки — универсальные инструменты в клетках всех живых организмов. Часто несколько белков образуют крупные комплексы, выполняющие жизненно важные задачи как молекулярные машины. Чтобы понять, как эти комплексы функционируют, необходимо знать, как они выглядят и движутся.

«Эти структуры очень важны, но недостаточны. Чтобы по-настоящему понять функции белков, нам нужно понять, как они движутся и как их структура меняется при выполнении функции», — говорит профессор Спрэнгерс.

Исследователи использовали спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в сочетании с молекулярно-динамическим (МД) моделированием. Этот подход работает аналогично микроскопу с очень высоким пространственным и временным разрешением и предоставляет подобие «фильма» об атомном взаимодействии белков.

Ранее метод ЯМР в основном работал для небольших белков. Теперь учёные достигли прорыва, позволившего изучать гигантов микроскопического мира белков, таких как комплекс РНК-экзосомы, играющий ключевую роль в деградации РНК.

«Мы смогли изучить области экзосомного комплекса, которые ранее были невидимы для всех других методов», — добавляет доктор Лазцаретти.

РНК-экзосома состоит из 10 различных белков и разрушает РНК — essentialную задачу в каждой клетке. Некоторые области белка движутся чрезвычайно быстро — несколько миллиардов раз в секунду. Другие, в основном более крупные регионы, движутся медленнее — всего 30 раз в секунду. Именно эти медленные движения часто имеют центральное значение для функции белковых комплексов.

Исследователи смогли идентифицировать область в РНК-экзосоме, которая движется примерно с той же скоростью, с которой экзосома разрушает РНК. Хотя прямое connection ещё не доказано, ясно, что без движения не было бы и деградации РНК.

Исследование предоставляет не статичное изображение, а скорее «фильм», предлагающий взгляд на динамические процессы деградации РНК экзосомным комплексом.

«Жизнь — это движение, а сочетание метода ЯМР и МД-симуляций даёт глубокое понимание динамического мира белков», — объясняет профессор Рудак.

Комбинация различных биофизических методов для изучения структурной динамики открывает новые горизонты для будущих исследований. Учёные только начинают понимать роль, которую динамика играет в функционировании белков.

Больше информации: Jobst Liebau et al, 4D structural biology–quantitative dynamics in the eukaryotic RNA exosome complex, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62982-6