Как актер, который преуспевает как в комедии, так и в драме, белки также могут играть несколько ролей. Раскрытие этих разнообразных талантов может дать исследователям больше информации о внутренней работе клеток. Это также может привести к новым открытиям об эволюции и о том, как белки сохранялись у разных видов на протяжении сотен миллионов лет.
В новом открытии группа исследователей из Института Солка обнаружила в клетках мышей ранее неизвестную функцию для белка под названием nup98. Помимо того, что они помогают контролировать движение молекул в ядре клетки и из него, они обнаружили, что он также помогает направлять развитие клеток крови, позволяя незрелым стволовым клеткам дифференцироваться во многие специализированные типы зрелых клеток. Далее они открыли механизм, с помощью которого при нарушении этот процесс дифференцировки может способствовать формированию определенных видов лейкемии. Результаты опубликованы в журнале Genes & Development..
«Это исследование было настоящим проявлением силы», - говорит Мартин Хетцер, главный научный сотрудник Salk и старший автор исследования. «Тобиас Фрэнкс, мой научный сотрудник в то время и первый автор статьи, использовал подход, сочетающий геномику, протеомику и клеточную биологию. Эту модель было нелегко изучать, и он разработал несколько очень умных методов в лаборатории, чтобы ответить эти вопросы."
В течение многих лет лаборатория Хетцера сосредоточивалась на классе белков, называемых нуклеопоринами (сокращенно nups), которые являются частью комплекса ядерных пор. Этот комплекс регулирует движение между ядром клетки, где находится генетический материал, и цитоплазмой, содержащей другие клеточные структуры. В семейство нуклеопоринов входит около 30 белков, и помимо формирования ядерной поры они выполняют ряд различных функций. Известно, что некоторые из них действуют как факторы транскрипции: это означает, что они помогают регулировать, когда и как гены транслируются в белки.
Обнаружение того, что nup98 имеет эту дополнительную функцию, не было совершенно неожиданным. Более ранние исследования лаборатории Хетцера показали, что он играет роль в регуляции генов в других типах клеток. Но команда не знала о его функции в гемопоэтических (кровяных) клетках.
Кроме того, до сих пор не был известен механизм того, как nup98 регулирует транскрипцию. Исследователи обнаружили, что он действует через связь с белковым комплексом под названием Wdr82-Set1/COMPASS, который является частью эпигенетического механизма клетки. «Этот эпигенетический процесс помогает контролировать, когда гены транскрибируются в белки и когда транскрипция блокируется», - говорит Хетцер, который также является председателем Фонда Джесси и Кэрил Филлипс.
Еще одна особенность этого исследования заключается в том, что оно проводилось на клетках мышей, а не на более простых модельных организмах, таких как дрожжи и плодовые мушки.«Это первое механистическое понимание того, как один из этих белков nup работает у млекопитающих», - добавляет Хетцер. «Мы только коснулись поверхности здесь, чтобы раскрыть, как этот эволюционно законсервированный механизм работает в клетках млекопитающих». Будущая работа в его лаборатории расширит изучение nup98 на приматов и людей.
Хотя у Hetzer нет ближайших планов использовать свои открытия в качестве пути для разработки лекарств от лейкемии, он говорит, что вполне вероятно, что другие могут воспользоваться этим аспектом исследования. Нарушение процесса дифференцировки клеток, способствующее развитию лейкемии, происходит в результате слияния одного гена, когда две части хромосом, не предназначенные для взаимодействия друг с другом, становятся связанными. Он говорит, что рак, вызванный одним генетическим изменением, оказалось легче блокировать с помощью лекарств, чем рак, вызванный множественными генетическими изменениями.