Исследователи создали онлайн-портал, показывающий влияние особенностей РНК-последовательностей на экспрессию генов

Исследователи из Университета Кентукки объясняют важность понимания того, как различия между тканями и клетками изменяют экспрессию генов, не меняя лежащий в основе генетический код.

Изменения в экспрессии генов могут значительно влиять на различные заболевания и их течение. Экспрессия генов изучает различия в концентрациях РНК в клетке и показывает, какие гены активны в данной ткани или клетке.

Ранее команда под руководством Джастина Миллера разработала первый алгоритм для идентификации рампа-последовательностей (ramp sequences) из одной последовательности гена. В новой работе исследователи создали онлайн-версию этого алгоритма и показали, что рампа-последовательности меняются между тканями и клетками, не изменяя саму последовательность РНК.

Рампа-последовательность — это часть последовательности РНК, которая замедляет трансляцию в начале гена, используя кодоны, которые нелегко транслировать. Парадоксальным образом это увеличивает общую экспрессию гена, равномерно распределяя трансляционный аппарат и предотвращая столкновения на более поздних этапах трансляции.

В публикации в NAR Genomics and Bioinformatics представлен первый всесторонний анализ ткане- и клеточно-специфичных рампа-последовательностей. Учёные сообщают о более чем 3000 генов с рампа-последовательностями, которые меняются между тканями и типами клеток, что коррелирует с повышенной экспрессией этих генов в соответствующих тканях и клетках.

"Это исследование впервые описывает вариабельные рампа-последовательности. Наш комплексный веб-интерфейс позволяет другим исследователям творчески изучать рампа-последовательности и экспрессию генов", — говорит Джастин Миллер.

Исследователи подчёркивают, что, хотя одна и та же белковая последовательность может быть закодирована разными РНК, конкретная последовательность РНК важна для регуляции уровней белка и РНК.

"По сути, рампа-последовательность работает как съезд на скоростную трассу, чтобы рибосомы не сталкивались друг с другом. Но длина и ограничение скорости этого съезда могут меняться в зависимости от клетки и доступных в ней ресурсов", — объясняет Миллер.

Команда создала веб-интерфейс, позволяющий увидеть, как рампа-последовательности коррелируют с экспрессией генов человека и COVID-19 в разных тканях и клетках.

Исследователи полагают, что эта работа в конечном итоге повлияет на уход за пациентами. Интерфейс позволяет исследователям проверять все гены человека, чтобы увидеть, есть ли у конкретного гена рампа-последовательность в данной ткани и как этот ген экспрессируется в ней.

"Мы также показываем, что различные гены COVID-19 и человеческие факторы входа для вируса имеют рампа-последовательности, которые меняются в разных тканях. Рампа-последовательности гораздо чаще встречаются в тканях, где вирус, как известно, размножается", — отмечает Миллер.

Таким образом, гены COVID-19 имеют генетические особенности (рампа-последовательности), которые позволяют им использовать доступный клеточный аппарат для увеличения своей экспрессии.

"Наше исследование может помочь лучше предсказать, какие ткани и клетки будут инфицировать новые вирусы, а также предоставляет потенциальную терапевтическую мишень для регуляции тканеспецифичной экспрессии генов без изменения транслируемого белка", — заключает Миллер.