Fare l'autostop: rivelato il sistema di trasporto dell'mRNA nelle cellule cerebrali

Riepilogo: I ricercatori hanno compiuto progressi significativi nella comprensione del modo in cui l'mRNA è distribuito nelle cellule cerebrali. Hanno scoperto che un complesso proteico chiamato FERRY aiuta gli Early Endosomes (EE) a trasportare gli mRNA in parti distanti del neurone.

Utilizzando la microscopia crioelettronica, hanno chiarito la struttura di FERRY e il modo in cui si lega agli mRNA. Questi risultati potrebbero approfondire la nostra comprensione dei disturbi neurologici causati dal fallimento del trasporto dell’mRNA.

Aspetti principali:

Fonte:Istituto Max Planck

I team degli istituti MPI di Dresda, Dortmund, Francoforte sul Meno e Göttingen hanno unito le forze per ottenere la prima prova di un complesso proteico responsabile del trasporto dell'RNA messaggero nei neuroni.

Lontano, così vicino!

"Queste pubblicazioni forniscono un importante progresso per chiarire i meccanismi alla base della distribuzione dell'mRNA nelle cellule cerebrali", afferma Marino Zerial. Le cellule producono proteine ​​vitali utilizzando l’mRNA come modello e i ribosomi come stampanti 3D.

“Tuttavia, le cellule cerebrali hanno una sfida logistica da superare: una forma ad albero con rami che possono estendersi per centimetri nel cervello.

"Ciò implica che migliaia di mRNA devono essere trasportati lontano dal nucleo, simile allo sforzo logistico necessario per rifornire adeguatamente i supermercati di un intero paese", afferma Jan Schuhmacher, primo autore dello studio.

Finora, i ricercatori hanno attribuito il ruolo di trasportatore a compartimenti sferici all’interno della cellula, chiamati Late Endosomes. Tuttavia, gli scienziati dell'MPI sostengono che una diversa forma di compartimenti, chiamata Early Endosomes (EE), è adatta anche come trasportatore di mRNA, grazie alla sua capacità di viaggiare in entrambe le direzioni lungo le reti stradali intracellulari.

Nella prima pubblicazione, guidata da Marino Zerial del MPI di Dresda, gli scienziati hanno scoperto la funzione di un complesso proteico che hanno chiamato FERRY (Five-subunit Endosomal Rab5 and RNA/ribosome intermediarirY).

Nei neuroni, FERRY è collegato agli EE e funziona in modo simile a una cinghia di fissaggio durante il trasporto: interagisce direttamente con l'mRNA e lo trattiene sugli EE, che quindi diventano trasportatori logistici per il trasporto e la distribuzione dell'mRNA nelle cellule cerebrali.

Dettagli complessi

Ma come si lega FERRY all'mRNA? È qui che entra in gioco il gruppo di Stefan Raunser dell'MPI Dortmund.

Nella seconda pubblicazione, Dennis Quentin et al. ha utilizzato la microscopia crioelettronica (crio-EM) per dedurre la struttura di FERRY e le caratteristiche molecolari che consentono al complesso di legarsi sia agli EE che agli mRNA.

Il nuovo modello atomico 3D di FERRY, con una risoluzione di 4 Ångstrom, mostra una nuova modalità di legame dell'RNA, che coinvolge domini a spirale. Gli scienziati hanno inoltre spiegato come alcune mutazioni genetiche influenzino la capacità di FERRY di collegare l'mRNA, determinando così disturbi neurologici.

"La nostra ricerca pone le basi per una comprensione più completa dei disturbi neurologici causati da un fallimento del trasporto o della distribuzione dell'mRNA che potrebbe anche portare all'identificazione di bersagli terapeuticamente rilevanti", afferma Raunser.

Autore:Johann JarzombekFonte:Istituto Max PlanckContatto:Johann Jarzombek – Istituto Max PlanckImmagine:L'immagine è accreditata a Neuroscience News

Ricerca originale: Accesso aperto. "Base strutturale del legame dell'mRNA da parte del complesso effettore umano FERRY Rab5" di Stefan Raunser et al. Cellula molecolare

Astratto

Basi strutturali del legame dell'mRNA da parte del complesso effettore FERRY Rab5 umano

Il complesso effettore pentamericano FERRY Rab5 è un collegamento molecolare tra l'mRNA e gli endosomi precoci nella distribuzione intracellulare dell'mRNA.

Qui determiniamo la struttura crio-EM del FERRY umano. Rivela un'architettura unica a forma di morsetto che non ha alcuna somiglianza con alcuna struttura conosciuta degli effettori Rab.

Una combinazione di studi funzionali e mutazionali rivela che mentre la bobina a spirale C-terminale Fy-2 agisce come regione legante per Fy-1/3 e Rab5, sia le bobine a spirale che Fy-5 concorrono a legare l'mRNA.