Исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрса обнаружили новую функцию рибосом в клетках человека, которая может показать роль белковых частиц в разрушении здоровых мРНК, сообщений, которые расшифровывают ДНК в белок.
«Долгое время многие люди рассматривали рибосомы как пассивных игроков в клетке - молекулярную машину, которая просто производит белки», - говорит ассистент исследователя Stowers Ариэль Баццини, доктор философии. «Сейчас появляется все больше доказательств того, что рибосомы регулируют экспрессию генов, в том числе в клетках человека."
Эти результаты, которые недавно были опубликованы в Интернете в eLife, могут привести к дальнейшему пониманию роли мРНК и причин неправильной регуляции генов при заболеваниях человека.
В процессе трансляции рибосомы производят белки, выступая в качестве места их биологического синтеза. В частности, рибосома считывает кодоны - наборы из трех последовательных нуклеотидов - в сообщении мРНК, чтобы определить, какие аминокислоты добавить к растущей белковой цепи. В рамках этого процесса рибосомы также выполняют функцию контроля качества, вызывая разрушение неправильно созданной мРНК.
Растущий объем данных свидетельствует о том, что рибосомы также играют роль, влияя на стабильность (жизнь) правильно обработанных мРНК, тем самым выступая в качестве ключевого фактора в модуляции стабильности мРНК, уровня мРНК и продукции белка. Это было показано на таких организмах, как дрожжи, кишечная палочка и рыбки данио. В этом исследовании исследователи показали, что рибосомы также влияют на стабильность мРНК в клеточных линиях человека.
«Мы видим, что объем экспрессии генов представляет собой комбинацию производства мРНК (транскрипции) и стабильности», - говорит Баццини. «Подумайте о стакане воды. Чтобы получить представление о том, сколько воды содержится в стакане в любой конкретный момент времени, важно знать, сколько воды вы изначально наливаете в стакан, но также важно знать, сколько воды вы выпиваете. То же самое. верно и для мРНК. Вы можете измерить, сколько мРНК образовано правильно, но если вы не знаете, сколько из них расщепляется, как вы узнаете, сколько их на самом деле?»
Эти результаты открывают двери для двух захватывающих направлений исследований, говорит Баззини. Во-первых, лучше понять, как рибосомы вызывают разрушение мРНК, молекулярный механизм которого до сих пор неизвестен. Рибосомы, возможно, не являются пассивными игроками, как долгое время считали их исследователи.
«Подобно рибосомам, молекулы, называемые тРНК, или транспортные РНК, также играют важную роль в синтезе белка», - говорит первый автор отчета и научный сотрудник Stowers Predoctoral Research Qiushuang Wu.«Мы считаем, что тРНК, которые распознают кодоны в мРНК и доставляют соответствующие аминокислоты рибосомам, могут играть важную регулирующую роль в развитии и заболеваниях человека».
Второе направление исследований направлено на изучение того, как этот недавно открытый регуляторный молекулярный механизм может быть связан с генами, связанными с заболеваниями человека. Секвенирование геномов человека показало, что у людей иногда происходят «молчащие мутации», то есть изменения в последовательности ДНК и кодонов, которые не изменяют аминокислотный состав полученного белка, поскольку многие аминокислоты кодируются несколькими кодонами. Тем не менее, молчащая мутация все еще может иметь эффект, если она приводит к разрушению рибосомами здоровой мРНК.
Одной из самых основных концепций биологии является то, как регулируются гены и как эти регуляции заставляют клетки становиться специализированными. Мы заинтересованы в изучении того, как работают посттранскрипционные механизмы и, в частности, как рибосомы запускают мРНК. разрушение - как они запускают или рекрутируют факторы для осуществления этого процесса», - говорит Бадзини.«Понимание того, как трансляция влияет на экспрессию мРНК на молекулярном уровне, позволяет нам начать думать о том, как трансляция мРНК может формировать экспрессию генов при раке, старении или вирусной инфекции».
Работа финансировалась Институтом медицинских исследований Стоуэрса.