Учёные открыли новый механизм регуляции экспрессии генов, связанный с болезнями человека

Исследователи из UNC School of Medicine обнаружили, что белок Spt6, помимо своей известной роли в копировании ДНК в РНК и реупаковке ДНК, также облегчает деградацию РНК. Это позволяет клеткам поддерживать точное количество РНК, необходимое для синтеза белков. Открытие, опубликованное в Molecular Cell, указывает на потенциальную мишень для терапии рака и других заболеваний, связанных с нарушением регуляции генов.

Ключевая роль Spt6

ДНК в клетке плотно упакована с помощью белков-гистонов. Для считывания генетической информации и копирования её в РНК (транскрипции) ДНК необходимо "распаковать". После завершения транскрипции ДНК снова должна быть плотно упакована. Ранее было известно, что Spt6 играет решающую роль в этом процессе реупаковки.

Новое исследование показывает, что Spt6 — это многофункциональный белок, который также контролирует количество матричной РНК (мРНК) в клетке, регулируя её стабильность.

Суть открытия

Учёные исследовали мутантную форму Spt6, которая не могла связываться с РНК-полимеразой II (ферментом, осуществляющим транскрипцию). Оказалось, что этот мутантный белок по-прежнему мог выполнять функцию реупаковки ДНК гистонами, однако в клетках наблюдалась серьёзная проблема: количество многих РНК было аномально высоким.

Дальнейшие эксперименты показали, что это происходит не из-за усиления транскрипции, а из-за нарушения деградации РНК. В норме существует баланс между ферментами, защищающими и разрушающими РНК. Мутантный Spt6 нарушал этот баланс, и многие РНК сохранялись в клетках дольше, чем обычно.

Механизм и последствия

Исследователи установили, что Spt6, связываясь с РНК-полимеразой II, рекрутирует основной комплекс деградации РНК — Ccr4-Not. Это обеспечивает правильный баланс между синтезом и разрушением РНК во время экспрессии гена.

Нарушение этой функции Spt6 особенно затронуло РНК, кодирующие белки, контролирующие деление клетки. В норме эти РНК быстро разрушаются по мере прохождения клеточного цикла. Сбой в их удалении привёл к серьёзным дефектам роста и деления клеток.

Значение для медицины

Поскольку Spt6 у человека иногда мутирован или неправильно регулируется при раке, открытый механизм контроля стабильности РНК может лежать в основе некоторых заболеваний, особенно тех, для которых характерно неконтролируемое деление клеток.

"Учитывая, что Spt6 у человека иногда находят мутированным или с нарушенной регуляцией при раках, важно изучить этот механизм контроля РНК дальше, чтобы определить, способствует ли его сбой развитию рака", — сказал старший автор исследования Брайан Д. Страл.

Исследование проводилось на пекарских дрожжах, но механизмы высоко консервативны, и те же белки присутствуют у дрожжей и человека, что позволяет экстраполировать результаты.