Pseudouridylace je klíčová modifikace nukleových kyselin, která ovlivňuje strukturu a funkci téměř všech buněčných molekul RNA. Pseudouridiny v poslední době přitahují zvláštní pozornost kvůli jejich použití v mRNA vakcínách proti SARS-CoV-2. Ačkoli modifikovaná verze uridinu byla objevena před více než 60 lety, přibližně ve stejnou dobu jako struktura DNA, stále víme málo o enzymech, které mohou zavést tuto modifikaci do našich RNA.

Vědci z Max Planck Research Group v Malopolském centru biotechnologie Jagellonské univerzity pomocí špičkového kryo-elektronového mikroskopu (cryo-EM) jako první vyřešili struktury pseudouridinsyntázy 3. Tým vedený Sebastianem Glattem nedávno spojil mutace PUS3 z klinických dat pacientů se vzácnými onemocněními. Současné výsledky také otevírají cestu k mechanickému pochopení neblahého vztahu mezi mutacemi a nástupem těchto závažných poruch.

Nejnovější publikace ukazuje strukturu lidského enzymu PUS3 v klidovém stavu, který čeká, až na něj přijde řada, aby provedl reakci, a také v komplexu s různými typy molekul tRNA. Získané spektrum struktur potvrzuje, že dvě totožné částice PUS3 tvoří tzv homodimer, který je rozhodující jak pro strukturální integritu proteinu, tak pro jeho schopnost vázat se na tRNA. Pouze v konfiguraci homodimeru je správný uridin umístěn blízko aktivního místa prvního monomeru PUS3, zatímco jiná oblast tRNA je v kontaktu s druhým monomerem. Kryo-EM struktury proto ilustrují, jak PUS3 umístí cílový uridin do katalytického místa odpovědného za reakci, což objasňuje jeho specificitu a mechanismus na atomové úrovni.

Pro lepší pochopení výskytu pseudouridylačních míst v buňce použili vědci z univerzity v Bernu, se kterými polští vědci spolupracují, upravené lidské buněčné linie a potvrdili, že PUS1 a PUS3 se zaměřují na různé sady buněčných RNA. Zatímco PUS1 je zodpovědný za širokou škálu RNA, včetně tRNA a messenger RNA (mRNA), PUS3 pouze modifikuje tRNA. Autoři práce také vytvořili buněčný systém hlášení, který jim umožňuje sledovat a potvrzovat vliv různých klinických mutací na aktivitu enzymů.

"Pseudouridinové syntázy byly objeveny před desítkami let a jsme nadšeni, že vznik nových technik nám pomáhá rozšířit naše chápání komplexu homodimerů PUS3 a jeho enzymatické aktivity a také toho, jak dosahuje selekce substrátu," komentoval Dr. Ting-Yu Lin z Max Planck Research Group.

zdroj: uj.edu.pl, autor: Mariusz Kopiejka