Di dalam sel: Mikroskop terobosan memperlihatkan kerja tim yang tersembunyi dari ribosom
Teknik pencitraan baru mengungkapkan ribosom bekerja bersama ketika menerjemahkan mRNA, mencegah perlambatan dalam produksi protein. Penemuan ini menantang keyakinan sebelumnya dan dapat merevolusi pemahaman kita tentang biologi seluler.
Para ilmuwan dari kelompok Tanenbaum di Hubrecht Institute telah mengembangkan teknik mikroskop canggih untuk mengamati ribosom dalam aksi di dalam sel hidup. Metode ini memungkinkan para peneliti untuk melacak ribosom individu saat mereka menerjemahkan mRNA menjadi protein.
Studi mereka mengungkap fenomena yang mengejutkan: ribosom saling membantu ketika mereka menghadapi hambatan, suatu proses yang mereka sebut 'kooperatifitas ribosom'. Temuan ini, yang diterbitkan hari ini (31 Januari) di jurnal Selberikan wawasan baru tentang sintesis protein dan tawarkan kepada para ilmuwan alat yang kuat untuk mempelajari terjemahan mRNA lebih dekat.
RNA), which acts as a blueprint. Ribosomes read this blueprint and build proteins — molecules essential for countless biological processes. The conversion of genetic information into proteins is called mRNA translation, a critical step in gene expression.
Watching Ribosomes in Action
“Sometimes, the mRNA contains sections that are challenging to translate into protein. We still don’t fully understand how ribosomes manage these sections,” says Maximilian Madern, one of the study’s lead authors. “That’s why we wanted to engineer a new imaging technology to gain a better understanding of how ribosomes carry out their jobs.” This new technique enables researchers to monitor an individual ribosome over time during mRNA translation.
Using their technique, the team already gained new insights into how ribosomes function. “We observed that individual ribosomes move at slightly different speeds and sometimes pause for extended periods,” explains Sora Yang, the study’s second lead author. Due to their differences in speed ribosomes might collide, slowing down protein production. “Detecting these speed differences was challenging,” Yang continues. “So, we teamed up with Marianne Bauer’s group of computational scientists at TU Delft’s Department of Bionanoscience. With their expertise, we could demonstrate that ribosomes indeed operate at different speeds.”
https://www.youtube.com/watch?v=dx8ve9eguua
Bintik -bintik ini adalah Socrnas yang diterjemahkan oleh ribosom dalam sel. Mereka menjadi lebih cerah dari waktu ke waktu, menunjukkan terjemahan aktif. Kompleks, yang mencakup Socrna dan ribosom, melekat pada plasma membran dan sedikit bergerak dalam 2D. Kredit: Maximilian Madern, Hak Cipta Hubrecht Instituut
Ribosom macet
Tim juga membuat penemuan penting tentang tabrakan ribosom – di mana satu ribosom berlari ke yang lain karena segmen RNA yang rumit atau perbedaan kecepatan misalnya. “Kami menemukan bahwa tabrakan singkat tidak segera memicu mekanisme kontrol kualitas sel,” kata Madern. “Biasanya, mekanisme ini akan menghilangkan ribosom bertabrakan, tetapi mereka menendang hanya jika tabrakan berlangsung beberapa menit.”
Tabrakan tidak terlalu buruk
Yang mengejutkan mereka, para peneliti menemukan bahwa tabrakan sementara ini bisa bermanfaat, bertentangan dengan kepercayaan sebelumnya. Ribosom tampaknya 'saling membantu' dalam menavigasi bagian RNA yang sulit dijawab, sebuah fenomena yang mereka sebut 'kooperatifitas ribosom'. “Ini memungkinkan ribosom untuk menanggung tabrakan pendek pada bagian RNA yang bermasalah, sehingga mempromosikan produksi protein kontinu,” Madern menjelaskan.
Memperluas kemungkinan untuk penelitian di masa depan
Teknologi baru ini memberi para peneliti kemampuan untuk lebih memahami perilaku ribosom pada tingkat individu. Dengan mengungkap dinamika terjemahan mRNA, para peneliti dapat memperoleh wawasan yang lebih dalam ke dalam proses seluler dan peran sintesis protein dalam kesehatan dan penyakit.
Referensi: “Pencitraan Jangka Panjang Ribosom Individual Mengungkapkan Kooperativitas Ribosom Dalam Terjemahan MRNA” oleh Maximilian F. Madern, Sora Yang, Olivier Witteveen, Hendrikika A. Segeren, Marianne Bauer dan Marvin E. Tanenbaum, 31 Januari 2025, Sel.
Doi: 10.1016/j.cell.2025.01.016
Marvin Tanenbaum adalah pemimpin kelompok di Hubrecht Institute, Profesor Dinamika Ekspresi Gen di Tu Delft, dan penyelidik di Oncode Institute.
