Как один белок контролирует «прыгающие» гены
Учёные из Техасского университета A&M и Техасского исследовательского центра AgriLife обнаружили, что единственный белок Serrate играет двойную роль в контроле «прыгающих» генов (транспозонов).
Это открытие поможет в манипулировании экспрессией генов для селекции сельскохозяйственных культур и разработки терапевтических стратегий для лечения болезней человека.
Двойная роль белка Serrate
Исследователи, работая с модельным растением Arabidopsis, обнаружили, что белок Serrate, известный своей ролью в процессинге microRNA и mRNA, также регулирует экспрессию транспозонов.
- Подавление на уровне хроматина: Serrate взаимодействует с ферментами ATXR5/6, которые добавляют метку H3K27me1 (монометилирование гистона H3 по лизину 27) к хроматину. Эта метка репрессирует (подавляет) экспрессию транспозонов.
- Защита на посттранскрипционном уровне: Парадоксально, но Serrate также защищает транскрипты транспозонов от уничтожения белком RDR6 (RNA-Dependent RNA Polymerase 6), который запускает путь посттранскрипционного сайленсинга генов.
Таким образом, Serrate одновременно:
- Подавляет производство транскриптов транспозонов, способствуя работе ATXR5/6.
- Защищает уже созданные транскрипты от разрушения RDR6.
Биологический смысл
Это создаёт сбалансированную систему контроля. «Транспозоны важны, но также вредны для хозяина, если их уровень экспрессии слишком высок. Их экспрессия должна жёстко контролироваться сбалансированными силами, чтобы допускать низкий, но необходимый уровень», — пояснил доктор Зеянг Ма.
Значение открытия
Белок Serrate и его гомолог у человека ARS2 (arsenic resistant gene 2) жизненно важны. У растений его отсутствие приводит к карликовости и деформациям, у человека — к эмбриональной летальности и нарушениям в работе костного мозга и нейральных стволовых клеток.
Установление связи между Serrate и сайленсингом транспозонов — значительный шаг вперёд, который открывает новые возможности для улучшения сельскохозяйственных признаков и борьбы с болезнями человека.
Исследование опубликовано в журнале Developmental Cell.