Белковые «стражи» удерживают дефектную РНК в ядре клетки
Исследователи из Беркли обнаружили, что транспорт матричной РНК (мРНК) из ядра регулируется с помощью РНК-связывающих белков и белков ядерной корзины, которые распознают и блокируют выход дефектных цепочек генетического кода. Неиспользованные нити мРНК, не способные покинуть ядро, в конечном итоге разрушаются.
Результаты, опубликованные в журнале Scientific Reports, раскрывают сложную систему клеточной регуляции, которая действует как форма контроля качества при транспорте генетической информации из ядра.
Понимание полной картины экспрессии генетической информации важно для исследований заболеваний. «Некоторые компоненты этого механизма нарушены при различных типах рака», — отметил руководитель исследования Мохаммад Мофад. Понимание молекулярного механизма транспорта и контроля качества генетической информации значительно расширит знания о различных типах рака и других заболеваниях человека.
Механизм контроля на выходе из ядра
Известно, что нити мРНК копируют участки ДНК в ядре и затем выходят в цитоплазму, где генетический код используется для синтеза белков. Обеспечение выхода только правильных нитей мРНК критически важно для образования функциональных белков.
Мофад и его аспирант Мохаммад Сохейлипур использовали компьютерное моделирование, чтобы изучить этот процесс. Они сосредоточились на взаимодействиях мРНК, РНК-связывающих белков и белков ядерной корзины (у позвоночных — Tpr, у дрожжей — Mlp1 и Mlp2). Эти белки расположены как стражи у ворот ядерной поры (NPC), через которую должна пройти мРНК.
«Проверка билетов» для мРНК
Моделирование показало, что множество белково-белковых взаимодействий позволяет клетке проверять готовность мРНК к транспорту. РНК-связывающие белки, прикрепленные к каждой нити мРНК, помогают рекрутировать экспортные рецепторы. Ключевым моментом является регуляция взаимодействия между РНК-связывающими белками и экспортными рецепторами: именно это позволяет белкам ядерной корзины отличать дефектные мРНК и удерживать их в ядре.
«Представьте, что для выхода через ворота вам нужно определённое количество валидированных билетов, — пояснил Сохейлипур. — РНК-связывающие белки — это как билеты, которые нужны мРНК, чтобы выйти, но эти билеты должны быть проверены экспортными факторами. Без достаточного количества проверенных билетов белки-стражи не распознают нить мРНК как ту, которую можно пропустить».
Исследование также показало, что более длинные нити мРНК испытывают больше трудностей при прохождении через ядерную мембрану. Теоретически, поскольку длинной мРНК требуется дополнительное время на компактизацию у ворот, у стражей появляется больше возможностей проверить «билеты».
В будущих исследованиях могут быть рассмотрены дополнительные факторы этой системы.