Peneliti yang dipimpin oleh Ludwig Maximilian University of Munich telah memetakan bagaimana ribosom mendeteksi tabrakan selama sintesis protein dan mengaktifkan jalur respons stres melalui kinase ZAK. Dengan menunjukkan bagaimana ZAK mengenali ribosom yang terhenti dan bertabrakan, studi tim di Nature menyoroti peran mesin translasi dalam pengawasan dan perlindungan seluler.
Ribosom, paling dikenal karena merakit protein dengan membaca mRNA (messenger RNA) dan menghubungkan asam amino, juga membantu memantau kesehatan seluler. Ketika sintesis protein terganggu oleh faktor seperti kekurangan asam amino, mRNA rusak atau infeksi virus, ribosom yang sedang mentranslasikan dapat terhenti dan saling bertabrakan. Menurut Ludwig-Maximilians-Universität München, tabrakan ini memicu respons stres ribotoksik (RSR), yang mengaktifkan jalur yang memperbaiki masalah atau, jika kerusakan terlalu parah, menyebabkan kematian sel terprogram.
Tim internasional yang dipimpin oleh Profesor Roland Beckmann di Gene Center Munich LMU menggunakan kombinasi analisis biokimia dan mikroskopi krioelektron untuk membedah mekanisme ini.
Para peneliti menunjukkan bahwa kinase ZAK, enzim respons stres, diaktifkan langsung oleh ribosom yang bertabrakan. Mereka menemukan bahwa ZAK direkrut ke pasangan ribosom ini dan berinteraksi dengan protein ribosom spesifik. Kontak ini menyebabkan wilayah ZAK yang ditentukan untuk dimerisasi – dua salinan protein berpasangan – yang memulai kaskade pensinyalan hilir yang mengaktifkan program seluler pelindung.
«Pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme ini penting karena beberapa alasan», kata Beckmann, menurut LMU. ZAK bertindak sangat awal dalam respons stres seluler, sehingga mengungkap bagaimana ia mengenali tabrakan ribosom memberikan wawasan tentang bagaimana sel mendeteksi gangguan dengan presisi temporal tinggi. Pekerjaan ini juga membantu menjelaskan bagaimana pengendalian kualitas ribosom terhubung dengan jalur pensinyalan hilir dan respons imun.
ZAK juga menarik secara medis. Aktivitas ZAK yang tidak diatur telah dikaitkan dengan penyakit inflamasi dan stres ribosom kronis, catat LMU. «Temuan kami dengan demikian menerangi prinsip sentral biologi stres eukariotik», kata Beckmann. «Mesin translasi itu sendiri berfungsi di sini sebagai platform pengawasan dari mana sinyal stres global dimulai».
Temuan ini dilaporkan dalam makalah Nature berjudul "ZAK activation at the collided ribosome" oleh Vienna L. Huso, Shuangshuang Niu, Marco A. Catipovic, James A. Saba, Timo Denk, Eugene Park, Jingdong Cheng, Otto Berninghausen, Thomas Becker, Rachel Green dan Roland Beckmann. Artikel tersebut muncul di Nature pada 2025 dengan DOI 10.1038/s41586-025-09772-8. Ringkasan institusional dari LMU, ScienceDaily dan Johns Hopkins Medicine mengaitkan pekerjaan tersebut dengan kolaborasi antara LMU dan Johns Hopkins dan menggambarkannya sebagai memberikan wawasan struktural dan mekanistik tentang bagaimana tabrakan ribosom memicu pensinyalan stres tergantung ZAK.
