Клетки усиливают уровни мРНК для установления уровней белка
Согласно новому исследованию ученых из Чикагского и Гарвардского университетов, уровни матричной РНК (мРНК) определяют большинство различий в уровнях белка в быстрорастущих клетках, если анализировать данные с помощью статистических методов, учитывающих шум.
Исследование, опубликованное 7 мая 2015 года в журнале PLOS Genetics, опровергает широко цитируемые работы, утверждавшие, что корреляция между уровнями мРНК и белка относительно низка, а процессы, действующие после транскрипции мРНК (посттранскрипционная регуляция), переопределяют уровни мРНК. Авторы новой работы утверждают, что такие выводы — результат интерпретации шума измерений как биологического сигнала.
«Другие группы обсуждали возможные эффекты шума, поэтому мы решили серьезно подойти к их количественной оценке, и результаты нас действительно удивили», — сказал Д. Аллан Драммонд, PhD, старший автор исследования.
Один из центральных способов реакции клеток на окружающую среду — производство мРНК в процессе экспрессии генов. Клетки транскрибируют генетическую информацию из ДНК в молекулы РНК. Каждая молекула мРНК затем транслируется во множество белков, которые выполняют большинство биологических функций.
Вопрос оставался в том, насколько хороша эта оценка и какова количественная связь между копиями мРНК и белка в клетке.
С момента появления крупномасштабных измерений мРНК и белка в конце 1990-х большинство исследований заключало, что различия в уровнях мРНК объясняют лишь около 40% различий в уровнях белка. Низкая корреляция указывала на то, что разницу определяет посттранскрипционная регуляция.
Ученые проанализировали данные из 24 опубликованных исследований на дрожжах S. cerevisiae, используя методы, учитывающие шум измерений.
Результат: команда обнаружила гораздо более сильную роль уровней мРНК — они объясняют 85% (против 40%) различий в уровнях белка. Более того, количественная связь оказалась сильнее, чем сообщалось ранее. Высокие уровни мРНК производили значительно больше белка, чем можно было ожидать, что указывает на процесс усиления (амплификации).
Это означает, что посттранскрипционная регуляция усиливает или увеличивает различия в уровнях мРНК, а не переопределяет их, как считалось ранее. Шум измерений мешал другим группам четко увидеть эту амплификацию.
Исследование предоставляет новые статистические инструменты для работы с зашумленными данными и количественными взаимосвязями, что является распространенным случаем в науке.