Метод определения, когда клетка «обналичивает» РНК-«чеки», выписанные активными генами

Точная связь между «чертежами» белков, закодированными в генах, и количеством белка, которое производит клетка, неочевидна. Активация гена и копирование его сообщения в молекулу РНК не гарантирует производство рабочего белка.

Биологи хорошо умеют определять, сколько кода гена в данный момент копируется в РНК-сообщения (первый шаг синтеза белка). Однако им сложно выяснить, как быстро эти РНК-сообщения считываются от начала до конца на клеточных фабриках — рибосомах.

Междисциплинарная команда исследователей из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), Stony Brook University (SBU) и Johns Hopkins University (JHU) представила программное обеспечение Scikit-Ribo, которое помогает точнее это определять. Метод протестирован на одноклеточных дрожжах и микробе E. coli.

Scikit-Ribo — это набор математических «корректирующих линз» для метода Riboseq, представленного в 2009 году. Riboseq показал, какие РНК и как быстро клетки переводят в белок.

Ключевое достижение Han Fang, PhD (SBU) — использование продвинутого статистического моделирования для учёта того, что рибосомы работают не с постоянной скоростью. Они могут замедляться, например, при встрече со сложными структурами (вроде шпилек) в поступающей РНК. Scikit-Ribo также фильтрует шум, искажавший сырые данные Riboseq.

Совместное использование двух методов даёт более точную картину: какие РНК-сообщения считываются на конкретных рибосомах и, что важнее, сколько функционального белка производится.

«Количество фактически произведённого белка может совпадать или не совпадать с уровнем экспрессии данного гена», — говорит Michael Schatz, PhD (CSHL, JHU).

Более надёжный метод полезен в исследованиях болезней. Gholson Lyon, MD, PhD (CSHL) использовал Scikit-Ribo для изучения трансляции РНК в контексте редкого синдрома Огдена, открытого им в 2011 году. Метод помог проверить гипотезу, что ошибки трансляции на рибосоме могут быть вовлечены в развитие болезни.