Короткие участки ДНК могут регулировать экспрессию генов человека
Исследователи из Вашингтонского университета, Медицинской школы Джонса Хопкинса, Медицинского института Говарда Хьюза и Польской академии наук обнаружили, что сбои в синтезе белка связаны с проблемами в РНК, а короткие сегменты ДНК могут помогать регулировать экспрессию генов. Результаты опубликованы в Science Advances.
Известно, что механизм контроля синтеза белка — полиаденилатный, или poly(A), — иногда прерывается. Это приводит к деградации матричной РНК (mRNA) и формирующихся белков, что может вызывать такие заболевания, как нейродегенеративные расстройства. Ранее считалось, что проблема в аминокислотах, но новое исследование указывает на саму РНК, а именно на последовательности из множества нуклеотидов аденозина (A).
Исследуя бактериальные рибосомы, учёные выяснили, что прерывания чаще происходят на последовательностях лизинов, закодированных кодонами AAA, а не AAG. Примерно 2% генов в человеческом геноме могут быть затронуты. Изменение длины участков с аденозином (без модификации аминокислотной последовательности) влияло на выход белка и стабильность mRNA, а иногда приводило к образованию «сдвинутых по рамке считывания» (frameshifted) белковых продуктов.
Изучение poly(A)-участков в человеческих клетках показало, что даже короткие последовательности длиной всего в девять оснований могут влиять на экспрессию генов. Poly(A) снижала экспрессию белка двумя путями:
- Остановкой трансляции, что вело к деградации белка и самой mRNA.
- Сдвигом рамки считывания во время трансляции, что приводило к преждевременному прекращению синтеза белка.
Эта работа, вместе с параллельным исследованием влияния нуклеотидов на Poly(A), даёт новое понимание механизмов возникновения болезнетворных состояний в клетках и возможных способов их предотвращения.