Ядерные поровые комплексы содержат новый класс регуляторов генов

Исследователи из Института биологических исследований Солка показали, что некоторые белки ядерных поровых комплексов (ЯПК), называемые нуклеопоринами, выполняют двойную функцию, выступая также в роли факторов транскрипции, регулирующих активность генов на ранних стадиях развития.

Это первый случай, когда регуляторная функция нуклеопоринов продемонстрирована у многоклеточных организмов. Результаты, опубликованные 5 февраля 2010 года в журнале Cell, не только открывают новый класс факторов транскрипции, но и могут дать новое понимание механизмов развития рака.

«Ядерные поры — это не только транспортные каналы, но и элементы организации генома, играющие очень прямую роль в экспрессии генов», — говорит старший автор Мартин Хетцер. «Компоненты ЯПК, нуклеопорины, также присутствуют внутри ядра и связываются с определёнными генами, что относит их к новому классу регуляторов генов».

Хотя в дрожжах было показано, что ядерные поры необходимы для экспрессии некоторых генов, механизм этой связи был неизвестен. Ранее предполагалось, что регулируемый ген должен каким-то образом перемещаться к периферии ядра, к самой поре.

Более десяти лет учёным было известно, что аномальное слияние нуклеопорина Nup98 с белками, регулирующими экспрессию генов, вызывает лейкемию. Кроме того, нуклеопорины Nup214 и Nup88 сильно сверхэкспрессированы при других видах рака, включая рак толстой кишки и агрессивные формы рака лёгких.

Чтобы исследовать роль этих белков, группа Хетцера изучила развитие слюнных желёз плодовой мушки Drosophila. Используя антитела, исследователи смогли обнаружить связывание Nup98, SEC13 и FG-содержащих нуклеопоринов с определёнными генами на политенных хромосомах. Трёхмерная реконструкция ядер показала, что нуклеопорины находятся внутри ядра.

«Ген не идёт к поре; белок поры идёт к гену», — объясняет Хетцер.

Нуклеопорины регулируют не все гены, а определённое их подмножество, включая гены, регулируемые в процессе развития, которые включаются и выключаются контролируемым образом во время дифференцировки клеток и развития тканей.

Открытие того, что Nup98 является полноценным регулятором транскрипции, имеет большое значение для понимания причин лейкемии и рака в целом.

Лаборатория Хетцера ранее показала, что компоненты ядерных пор разрушаются в процессе старения в постмитотических клетках. Сейчас команда исследует, может ли возрастное ухудшение состояния этих компонентов в долгоживущих клетках (например, нейронах и мышечных клетках) объяснить нарушение регуляции определённых генов.