Противоборствующие силы в клетках могут помочь в лечении болезней

Исследователи из Университета Пенсильвании обнаружили молекулярное «перетягивание каната» внутри клеток. Это открытие может помочь лучше понять происхождение множества заболеваний, включая рак, нейродегенеративные и иммунные расстройства, а также потенциальные пути их лечения.

Исследование сосредоточено на клеточных посредниках — mRNA, которые несут инструкции ДНК для синтеза белков. После доставки инструкций эти посредники удаляются белковым комплексом CCR4-NOT.

Ранее считалось, что белки в этом комплексе работают согласованно. Однако новое исследование показывает, что это не так: один белок дестабилизирует mRNA, а другой — стабилизирует его.

Метод и ключевые результаты

Открытие сделано на клетках колоректального рака человека (DLD-1) с помощью инструмента auxin-inducible degron (AID) system. Эта система позволяет быстро и обратимо «выключать» целевые белки в клетке.

  • Удаление белка CNOT1 (центрального каркаса комплекса) замедлило удаление mRNA и изменило тысячи транскриптов.
  • Удаление белка CNOT4, наоборот, ускорило деградацию mRNA, почти не влияя на транскрипты.

«Наше исследование показывает, что не все субъединицы "деградационного" комплекса действуют одинаково — некоторые могут иметь уникальные и даже противоположные роли», — сказал первый автор Шардул Кулкарни.

Значение для науки и медицины

Баланс между этими противоборствующими силами критически важен для регуляции генов, которую Кулкарни сравнил с диммером, точно регулирующим «свет» — то, как, когда и где используется каждый ген.

Понимание этого механизма может:

  1. Помочь выявить заболевания, при которых нарушена регуляция субъединиц CCR4-NOT.
  2. Послужить основой для разработки биомаркеров на основе характерных паттернов распада mRNA.
  3. Предоставить insights для терапевтических стратегий, нацеленных на стабильность mRNA и тонкую настройку экспрессии генов.

Комплекс CCR4-NOT, открытый в дрожжах в начале 1990-х, присутствует почти во всех эукариотических клетках и регулирует множество этапов жизненного цикла RNA. Новая система AID открывает путь к дальнейшему изучению его функций в человеческих клетках.