Вы можете думать о клетке своего тела как о миниатюрной фабрике, создающей конечный продукт, называемый белками, которые выполняют различные задачи и функции. На этой клеточной фабрике гены контролируют ряд последовательных шагов, необходимых для создания белков, подобно сборочной линии, которая продвигает продукт к завершению. Этот процесс известен как экспрессия генов.
Даже когда две клетки генетически идентичны и находятся в одной среде, количество экспрессируемого ими белка может сильно различаться. Было показано, что эта изменчивость - или шум - играет роль в вирусной инфекции, устойчивости к антибиотикам и лекарственной устойчивости раковых клеток.
Группа ученых во главе с Леором С. Вайнбергером, доктором философии, заслуженным профессором Уильяма и Юта Боуз и директором Центра клеточных схем Института Гладстона, изучает факторы внутри клетки, которые могут влиять на шум.
«Мы пытаемся определить, влияют ли различия на одном этапе сборочной линии на конечное количество произведенных белков больше, чем на других этапах», - сказал Вайнбергер, который также является профессором фармацевтической химии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.
Используя комбинацию вычислительных и экспериментальных методов, команда исследовала, как различные клетки производят разные белки, и измерила шум на каждом этапе производственного процесса. Они обнаружили, что для 85% генов уровень шума на последнем этапе выше, чем на первом.
«Когда мы думали об экспрессии генов, мы раньше не знали, как каждый шаг влияет на конечный результат», - говорит Майке Хансен, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Вайнбергера и первый автор нового исследования.«Но мы обнаружили, что один шаг работает совсем не так, как мы думали. Это как если бы вы всегда думали, что производственный процесс очень оптимизирован, но потом поняли, что на самом деле он намного шумнее».
Их результаты, опубликованные в научном журнале Cell Systems, указывают на то, что научное сообщество, возможно, долгое время неверно истолковывало важный этап экспрессии генов. Это может повлиять на работу синтетических и системных биологов, а также клеточных биологов.
Следующим шагом группы будет изучение механизмов, которые используют клетки для контроля шума.
"Мы обнаружили важный шаг, который увеличивает межклеточные различия. Эти различия усугубляют трудности в лечении различных заболеваний". - сказал Вайнбергер. «Как только мы поймем задействованные механизмы, мы сможем начать использовать их для терапевтических целей».