Обширная сеть белковых взаимодействий контролирует регуляцию генов

Гены клетки подобны 88 клавишам пианино. Однако, чтобы сыграть аккорды и музыку, клавиши должны быть точно активированы в определённых комбинациях руками пианиста. Эти руки представляют собой корегуляторы клетки, которые одновременно и точно активируют гены для выполнения всех функций клетки.

Более половины ДНК человека посвящено регуляции того, как гены, производящие белки — «рабочих лошадок» клеток — выполняют свои задачи. Учёные под руководством докторов Берта О'Мэлли и Джуна Цина из Бейлорского колледжа медицины за восемь лет идентифицировали и классифицировали практически все транскрипционные корегуляторы в человеческих клетках. Эти корегуляторы — коактиваторы и корепрессоры — контролируют, как и в какой степени гены включаются или выключаются, а также когда они активны и как долго.

• Было идентифицировано более 11 000 корегуляторов (фокус работы О'Мэлли более 15 лет).
• Они образуют и действуют примерно в 3000 мультибелковых комплексах, функционирующих в человеческой клетке.
• Отчёт об этой работе опубликован в журнале Cell.

Роль корегуляторов

«Гены — это то, как мы наследуем наши возможности», — сказал О'Мэлли. «ДНК функционирует, сначала кодируя синтез РНК, которые, в свою очередь, направляют синтез белков в клетках. Белки — конечные функциональные единицы, исходящие от генов. Корегуляторы — это вспомогательные белки, которые фактически декодируют информацию в наших генах».

«Неожиданно мы обнаружили, что более половины нашей общей ДНК используется просто для создания огромного числа корегуляторов, которые, в свою очередь, регулируют экспрессию наших генов. Это указывает на то, что "точная регуляция" в декодировании генов является абсолютно обязательным правилом в человеческих клетках».

Методология и значение

Доктор Цин, эксперт в масс-спектрометрии, отметил, что проект стал возможен благодаря разработке новых инструментов для группировки белков в функциональные комплексы. Потребовались тысячи экспериментов.

Доктор Рональд Марголис из Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек (NIDDK, NIH) отметил, что результаты дают важный новый инструмент для исследований эндокринных и метаболических заболеваний, таких как диабет и остеопороз, и понимания работы гормонов.

Выводы

Исследование масштаба, сопоставимого с секвенированием генома, позволило определить состав корегуляторного протеома. Регуляция экспрессии генов чрезвычайно сложна и требует точности: если ген производит на 10% больше или меньше белка, у человека развивается болезнь.

«Речь идёт о точной регуляции и комбинаторной регуляции. Сотни генов должны регулироваться вместе в одно и то же время. Корегуляторы делают это возможным. Это одно из самых удивительных событий, открытых биологами — красиво сложное и тонко настроенное».