Исследовательская группа обнаружила генетическую сигнатуру, которая позволяет клеткам адаптировать выработку белка в соответствии с их состоянием. Исследователи из Базельского университета Biozentrum сообщают в Genome Biology, что этот недавно открытый механизм играет роль в регуляции производства белка во время клеточного деления.
Производство белков - наиболее энергозатратная деятельность клеток. Его необходимо жестко регулировать, чтобы обеспечить эффективное использование сотовых ресурсов. Исследователи под руководством профессора Михаэлы Заволан из Биоцентра Базельского университета открыли, как генетический код используется для регулирования производства белка в зависимости от роста и деления клеток. Этот механизм также может быть задействован в неконтролируемом клеточном делении.
Несколько кодонов для одной аминокислоты
Генетический код подобен языку, состоящему исключительно из трехбуквенных слов, известных как «кодоны». Каждый кодон обозначает аминокислоту, строительные блоки белков. Поскольку для 20 аминокислот имеется 64 кодона, большинство аминокислот кодируются более чем одним кодоном.
Множественные кодоны, представляющие одну и ту же аминокислоту, неодинаково распространены в геноме. Одни встречаются часто, другие редко. «Ранее предполагалось, что редкие кодоны вообще снижают скорость синтеза белка», - говорит Заволан. «Наши результаты, однако, дают более тонкую картину. Мы можем показать, что редкие кодоны позволяют увеличить выработку специфических белков во время клеточного деления».
Редкие кодоны регулируют синтез белка
Чтобы синтезировать белок, необходимо сначала скопировать ген, кодирующий этот белок. Эта копия, называемая мРНК, затем расшифровывается в последовательность аминокислот определенными молекулами на белковых фабриках клетки. В мРНК, связанных с пролиферацией, аминокислоты, как правило, кодируются редкими кодонами, что приводит к относительно неэффективному синтезу белка, когда клетки находятся в состоянии покоя. Это связано с тем, что для «чтения» редких кодонов требуется больше времени из-за низкой доступности декодирующих молекул.
«Ситуация меняется, когда клетка переключается на деление. В этом случае для «чтения» редких кодонов доступно больше декодирующих молекул», - объясняет Жоао Гимарайнш, первый автор исследования. «мРНК, обогащенные такими кодонами, которые оказываются важными для пролиферации клеток, транслируются более эффективно и, таким образом, испытывают ускорение синтеза белка». Таким образом, редкие кодоны помогают контролировать производство определенного класса белков и адаптировать его к потребностям клетки.
Генетическая подпись для пролиферации клеток
«Наше исследование бросает вызов существующему мнению о том, что редкие кодоны просто вредны для производства белка», - говорит Гимарайнс. «Мы продемонстрировали, что редкие кодоны участвуют в специфическом повышении производства белков, необходимых для деления клеток». Выводы о генетической сигнатуре могут иметь значение для понимания нарушения регуляции синтеза белка во время развития опухоли, которое вызвано неконтролируемым ростом и пролиферацией клеток.