AlterMedicina.com

4 ноября 2008

Учёным давно было известно, что один ген может продуцировать слегка отличающиеся формы одного протеина за счёт пропуска, или включения определённых последовательностей матричной РНК (мРНК). Но группа исследователей из Массачусетского Технологического Института обнаружила, что феномен разветвления развития протеинов, известный, как альтернативный сплайсинг, является намного более характерным для многих тканей организма, чем это представлялось ранее.

Почти все человеческие гены, точнее около 94%, генерируют более одного вида протеинов. Руководитель исследования, ассоциированный профессор кафедры биологии МТИ Кристофер Бердж (Christopher Burge), поясняет, что 10 лет назад альтернативный сплайсинг представлялся редким необычным элементом развития, но, как оказалось, это универсальный закон развития.

В большинстве случаев продуцирование мРНК зависит от типа ткани, где происходит экспрессия гена.
У различных людей мозговая ткань отличается в альтернативном сплайсинге мРНК изоформ (изоформы—схожие протеины, слегка отличающиеся в молекулярных цепочках).

Человеческие гены обычно содержат разные экзоны (цепочки ДНК, кодирующие и передающие информацию мРНК о синтезе протеинов). Один ген способен производить множество протеиновых цепочек, в зависимости от экзонов, включённых в транскрипт мРНК, несущих инструкции клеточному протеино-строительному механизму.

Две различные формы протеина, называемые изоформами, могут обладать различными, иногда противоположными функциями. Например, один протеин может активизировать сигналы клеточной смерти, в то время как его «ближайший родственник» (изоформа) способствует выживанию клетки.

Тип изоформ, как выяснилось, зависит от вида ткани. Определённые изоформы, характерные для сердечной ткани, крайне редко могут встречаться в мозговой ткани. В таких случаях альтернативный экзон может работать, как молекулярный переключатель.

Учёным, изучающим сплайсинг, в общих чертах понятен механизм развития специфичности тканей, но намного менее ясно, почему изоформы обладают такой тканевой специфичностью.

Было обнаружено, что клетки проявляют экспрессию различных изоформ уже на эмбриональном этапе развития, развивая клеточную дифференциацию. На данном этапе ведутся исследования клеток на разных этапах дифференциации с целью выявления экспрессии различных изоформ.

Переключение изоформ происходит и в канцерогенных клетках. Один из видов таких переключений вовлекает энзим, запускающий метаболические процессы, связанные с канцерогенезом и требующий большого количества сахара для своего ускоренного роста. Раскрытие механизма переключения изоформ может привести к новым видам терапии раковых заболеваний.

До недавнего времени трудность заключалась в дорогостоящих исследованиях расшифровки изоформ по всей шкале генома, когда технически сложно было микропроцессорам дифференцировать подобные мРНК с различными изоформами.

Исследователи взяли образцы мРНК из 10 типов тканей и 5 клеточных линий и сгенерировали более 13 миллиардов базовых секвентных пар, что эквивалентно равно более чем четырём полным человеческим геномам. Эти исследования были проведены в биотехнологической компании Illumina с использованием новых высокотехнологичных секвентных компьютерных устройств.

Ссылки по теме:

News-Medical.net
Science Daily