Синтез белка в дифференцирующихся стволовых клетках сложнее, чем считалось

Исследователи A*STAR показали, что небольшие изменения в последовательности матричных РНК (мРНК) могут влиять на скорость синтеза белка. Этот процесс важен для дифференцировки эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) в другие типы тканей.

Дифференцировка ЭСК в другие типы клеток контролируется синтезом белка через регуляцию экспрессии кодирующих их генов.

Рибосомы — это молекулярные машины, которые транслируют последовательности мРНК в белки. Один ген может производить множество различных вариантов мРНК в процессе редактирования, называемого сплайсингом. Многие из этих вариантов мРНК производят похожие, но разные варианты белков. мРНК содержат кодирующую область, по обе стороны от которой находятся нетранслируемые области (UTR), регулирующие синтез белка.

Команда Лии Варди из Института медицинской биологии A*STAR сравнила скорость трансляции вариантов сплайсинга мРНК в белки в ЭСК и клетках-предшественниках нейронов (NPC), в которые могут дифференцироваться ЭСК.

Результаты исследования:

• Было обнаружено, что небольшие изменения в последовательности мРНК, возникающие при сплайсинге, влияют на скорость синтеза белка для этих вариантов. Это существенно влияло на уровни соответствующего белка.
• Например, было выявлено 31 ген, демонстрирующий вариант-специфичные изменения скорости трансляции в ЭСК и NPC.
• В ЭСК 10% мРНК, имеющих несколько вариантов, демонстрировали разную скорость трансляции для каждого варианта.

Для определения скорости трансляции разных вариантов использовалось секвенирование РНК, основанное на подсчёте числа рибосом, присоединённых к мРНК. Те, у кого была высокая нагрузка рибосомами, считались более активно транслируемыми.

Разные скорости трансляции коррелировали с различиями в последовательностях UTR, которые, по мнению исследователей, и лежат в основе вариаций скорости трансляции.

«Мы уже знали, что UTR контролируют скорость трансляции, но теперь показали, что разные варианты сплайсинга внутри одной и той же клетки также могут регулироваться на трансляционном уровне через вариации в их UTR», — говорит Лия Варди.

Эти данные подтверждают дополнительный уровень сложности, при котором разные варианты сплайсинга одного и того же гена могут транслироваться в белки с очень разной скоростью внутри одной клетки. Это показывает, что сплайсинг контролирует не только последовательность белка, но и скорость его производства.

Следующим шагом команда планирует идентифицировать ключевые регуляторные последовательности внутри UTR, чтобы определить, как именно они регулируют скорость трансляции.