Исследователи из Автономного университета Барселоны и Кембриджского совета по медицинским исследованиям (Великобритания) впервые описали механизм, используемый клетками для оптимизации производства белков в стрессовых ситуациях путем изменения содержания тРНК.
Различные гены в геноме должны экспрессироваться на определенных уровнях и в определенный момент, если необходимо поддерживать комплексный баланс, регулирующий клеточную активность. Матричная РНК (мРНК) передает генетическую информацию от ДНК к рибосомам, где белки синтезируются путем объединения аминокислот. Эти аминокислоты поставляются фрагментами транспортной РНК (тРНК), которые расшифровывают информацию, содержащуюся в кодонах мРНК (группа из трех оснований, определяющих последовательность каждой аминокислоты), чтобы правильно связать их в цепочку и синтезировать каждый белок.
Исследование под руководством Марка Торрента из отдела биохимии и молекулярной биологии Автономного университета Барселоны и Мадана Бабу из Совета медицинских исследований Кембриджа, Великобритания, впервые описывает механизм, используемый клетками для оптимизации производства белков в стрессовых ситуациях путем изменения количества тРНК.
Исследование, проведенное с дрожжами Saccharomyces cerevisae, предполагает, что мРНК, кодируемые белками, необходимыми во время стресса, предпочитают другой набор кодонов. Это коррелирует с изменениями относительного содержания различных тРНК.
Эти наблюдения позволяют предположить, что клетка способна регулировать количество различных тРНК и регулировать уровень экспрессии белков, приспосабливаясь к новым условиям. Таким образом, изменение количества различных тРНК является независимым механизмом регуляции, позволяющим избирательно изменять скорость трансляции и, следовательно, может увеличивать или уменьшать относительное количество белков, необходимых в различных условиях стресса.
Эти наблюдения имеют очень важные последствия. С одной стороны, важен механизм регуляции, так как изменение содержания тРНК может вызывать разнообразные клеточные дисфункции. Например, нарушение регуляции уровней тРНК может спровоцировать аномальное развитие клеточного цикла, уступив место пролиферативным заболеваниям, таким как рак. На самом деле, в других исследованиях уже наблюдалось, что сверхэкспрессия транспортной РНК iMet и Brf1, транскрипционного фактора комплекс РНК-полимеразы III, вызывает образование опухолей in vivo. С другой стороны, тРНК также связана с апоптозом, запрограммированной гибелью клеток, который останавливает пролиферацию опухолей. Было продемонстрировано, что тРНК может присоединяться к цитохромному комплексу и предотвращать активацию каспаз, ферментов протеаз, играющих важную роль в запрограммированной гибели клеток.
Таким образом, уровни тРНК в клетке также могут играть важную роль в способности клеток реагировать на апоптотические стимулы, связанные с пролиферацией опухолей.