タンパク質合成の中心には、RNA分子とタンパク質で構成される複雑な構造であるリボソームがあります。リボソームは、メッセンジャーRNA（mRNA）にコードされた遺伝情報を読み、それを使用してアミノ酸をタンパク質鎖に組み立てます。このプロセスの精度は重要です。軽微な偏差でさえタンパク質機能に大きな影響を与える可能性があるためです。
カリフォルニア大学バークレー校の科学者が率いる研究チームは、翻訳開始として知られるタンパク質合成の特定のステップに焦点を当てました。このステップでは、リボソームのmRNAへの結合と、タンパク質鎖のアセンブリを開始するための他の要因の動員が含まれます。
科学者は、生化学と構造の技術の組み合わせを使用して、リボソームがあるmRNAを別のmRNAに変換することから切り替えることができる小さな構造変化を特定しました。この変化には、リボソーム内の単一のドメインの動きが含まれ、特定のタンパク質因子の結合部位を露出させます。このタンパク質因子は、新しいmRNA上のスタートコドンを認識し、異なるタンパク質の翻訳を開始する別の一連の因子を募集します。
研究者はまた、この構造変化が、細胞内のグアノシン三リン酸（GTP）と呼ばれる小分子の濃度によって調節できることを発見しました。 GTPは分子スイッチとして機能し、そのレベルが高いときに立体構造の変化を促進し、レベルが低いときにそれを阻害します。
この調節メカニズムにより、細胞は異なるmRNAの翻訳を制御し、細胞条件の変化や環境の手がかりに応じて特定のタンパク質の産生を調整できます。たとえば、細胞がより特定のタンパク質をより多く生成する必要がある場合、GTPのレベルを増加させ、リボソームの構造変化を促進し、対応するmRNAの翻訳を促進する可能性があります。
この研究の発見は、タンパク質合成と遺伝子発現の根底にある分子メカニズムの理解を深めています。リボソームがギアをどのように切り替えて異なるmRNAに適応できるかを解読することにより、科学者は細胞プロセスの複雑な調節と、タンパク質の誤って折り畳みまたは調節不全によって引き起こされる疾患の潜在的な治療戦略の開発に関する洞察を得ます。
