Роль неупорядоченных белковых взаимодействий в экспрессии генов
Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора и Чешской академии наук открыли новый механизм, координирующий сборку компонентов внутри клеток, которые контролируют экспрессию генов. Результаты опубликованы в журнале Science. Этот механизм важен для нормальной функции клеток, а также связан с раком, нейродегенерацией и ВИЧ-инфекцией, что указывает на потенциальные новые методы лечения.
Большинство предыдущих исследований фокусировалось на компонентах, которые полностью включают или выключают гены. Новое исследование показывает, что белки, регулирующие скорость экспрессии генов, могут коллективно тонко настраивать её уровень в разных условиях. Учёные идентифицировали механизм, который объединяет эти белки и играет широкую роль в здоровье и болезнях.
Исследование сфокусировано на белковых областях, называемых N-концевыми доменами TFIIS (TND), которые ранее изучались в контексте лейкемии и ВИЧ. Оказалось, что TND присутствуют во многих белках, особенно в аппарате, регулирующем элонгацию транскрипции — одну из первых стадий экспрессии генов. TND — наиболее обогащённый структурный элемент во всех факторах элонгации транскрипции.
TND действуют как платформа для связывания с другими белковыми регионами — короткими неструктурированными участками, известными как TND-взаимодействующие мотивы (TIM). Белки содержат как упорядоченные, так и неупорядоченные (диспергированные) регионы, которые часто функциональны.
TIM ведут себя как свободный конец верёвки в урагане, но при связывании с TND они плотно сворачиваются и удерживаются. Это взаимодействие играет важную роль на ранних стадиях экспрессии генов. Эксперименты подтвердили специфическое связывание TND-TIM как в пробирке, так и в живых клетках.
Ключевую роль играет белок IWS1, который ранее считался второстепенным. Исследование показало, что он использует специфические взаимодействия TND-TIM для координации множества регуляторов транскрипции одновременно, действуя как дирижёр симфонии, поддерживая гармонию и близость факторов.
Нарушение даже одного неупорядоченного белкового региона (TIM) нарушает гармонию процесса: сотни важных генов изменяют экспрессию, процесс транскрипции начинается, но останавливается (паузируется), что препятствует эффективной экспрессии генов.
Исследование подчёркивает недооцененную роль неупорядоченных белковых взаимодействий как ключевых организаторов в экспрессии генов. Эти открытия могут способствовать лучшему пониманию болезней, таких как рак, вирусные инфекции и нейроразвивающие расстройства, где эти факторы нарушены. TND и TIM могут представлять новые важные мишени для улучшенных методов лечения.