Генетическая сигнатура усиливает производство белков во время деления клеток

Исследователи из Базельского университета обнаружили генетическую сигнатуру, которая позволяет клеткам адаптировать производство белков в зависимости от своего состояния. Этот механизм, о котором сообщается в Genome Biology, регулирует синтез белков во время клеточного деления.

Производство белков — самый энергозатратный процесс в клетке, требующий строгого контроля. Группа профессора Михаэлы Заволан из Biozentrum выяснила, как генетический код используется для корректировки синтеза белков в зависимости от роста и деления клетки. Этот механизм может быть вовлечён и в неконтролируемое деление клеток.

Несколько кодонов для одной аминокислоты

Генетический код состоит из трёхбуквенных «слов» — кодонов. Каждый кодон соответствует одной аминокислоте, строительному блоку белков. Поскольку 20 аминокислот кодируются 64 кодонами, большинство аминокислот представлены более чем одним кодоном.

Эти множественные кодоны для одной и той же аминокислоты встречаются в геноме с разной частотой: одни — часто, другие — редко. Ранее считалось, что редкие кодоны в целом снижают скорость синтеза белка. Однако новое исследование показывает более сложную картину: редкие кодоны позволяют усиливать производство специфических белков именно во время клеточного деления.

Редкие кодоны регулируют синтез белка

Для синтеза белка ген сначала копируется в мРНК, которая затем декодируется в последовательность аминокислот. В мРНК, связанных с пролиферацией, аминокислоты часто закодированы редкими кодонами. Это приводит к относительно неэффективному синтезу белка, когда клетка находится в состоянии покоя, поскольку редкие кодоны «считываются» медленнее из-за низкой доступности декодирующих молекул.

Ситуация меняется, когда клетка переходит к делению. В этом случае доступно больше декодирующих молекул для «чтения» редких кодонов. мРНК, обогащённые такими кодонами (которые, как выяснилось, важны для пролиферации клеток), транслируются более эффективно, что приводит к усилению синтеза соответствующих белков. Таким образом, редкие кодоны помогают контролировать производство определённого класса белков и адаптировать его к потребностям клетки.

Генетическая сигнатура для клеточной пролиферации

Исследование опровергает текущее представление о том, что редкие кодоны просто вредны для производства белка. Было показано, что редкие кодоны участвуют в специфическом усилении производства белков, необходимых для деления клеток.

Эти данные о генетической сигнатуре могут иметь значение для понимания нарушений регуляции синтеза белка при развитии опухолей, которое вызвано неконтролируемым ростом и пролиферацией клеток.