Новое понимание экспрессии генов
Последние исследования показывают, что вместо одностороннего движения от ДНК к РНК и белкам сама РНК модулирует процесс транскрипции ДНК
Группа ученых Чикагского университета обнаружила ранее неизвестный способ превращения наших генов в реальность.
Последние исследования показывают, что вместо одностороннего движения от ДНК к РНК и белкам сама РНК модулирует процесс транскрипции ДНК, используя химический процесс, который все более очевиден для биологии. Это открытие имеет значительные последствия для нашего понимания болезней человека и разработки лекарств.
«Похоже, это фундаментальный путь, о котором мы не знали. Каждый раз, когда такое происходит, это обещает открыть совершенно новые направления исследований и исследований», — сказал профессор Чуань Хэ, всемирно известный химик.
Человеческое тело — один из самых сложных механизмов, которые когда-либо существовали. Ученым потребовались столетия, чтобы расшифровать, как он работает, и каждый раз, когда кто-то открывает новый механизм, еще несколько тайн человеческого здоровья обретают смысл — и новые методы лечения становятся доступными.
Например, в 2011 году было открыто новое направление исследований, особый процесс, называемый обратимым метилированием РНК, который играет решающую роль в том, как экспрессируются гены.
Картина, которую многие из нас помнят, изучая в школе, — это упорядоченная прогрессия: ДНК транскрибируется в РНК, которая затем производит белки, выполняющие реальную работу живых клеток. Но оказалось, что не все так просто.
Ученые обнаружили, что молекулы под названием messenger RNA (РНК-мессенджер), которые передают инструкции от ДНК к белкам, на самом деле оказывают свое собственное влияние на производство белка.
Это делается с помощью обратимой химической реакции, называемой метилированием; ключевым прорывом в понимании было то, что это метилирование было обратимым. Это была не разовая, односторонняя сделка; ее можно было стереть и обратить вспять.
«Это открытие привело нас в современную эпоху исследований модификации РНК, которая действительно очень развилась в последние несколько лет», — сказал Чуань Хэ. «Это то, как сильно зависит экспрессия генов. Это влияет на широкий спектр биологических процессов — обучение и память, циркадные ритмы, и даже нечто настолько фундаментальное, как то, как клетка дифференцируется, скажем, в кровяную клетку и нейрон».
Его команда обнаружила, что группа РНК, называемых хромосомно-ассоциированными регуляторными РНК, или carRNAs, использует тот же самый процесс метилирования, но эти РНК не кодируют белки и не участвуют непосредственно в трансляции белка. Вместо этого они контролировали, как хранится и транскрибируется сама ДНК.
«Это имеет большое значение в базовой биологии», — говорит Чуань Хэ. «Процесс напрямую влияет на транскрипцию генов, и не только на некоторые из них. Он может вызывать глобальное изменение хроматина и влияет на транскрипцию 6000 генов в клеточной линии, которую мы изучали».
Ученые видят серьезные последствия этого открытия для биологии, особенно для здоровья человека — от определения генетической основы заболевания до лучшего лечения пациентов.
«Существует несколько биотехнологических компаний, активно занимающихся разработкой низкомолекулярных ингибиторов метилирования РНК, но сейчас, даже если мы успешно разрабатываем методы лечения, у нас нет полной механической картины того, что происходит», — сказал Чуань Хэ.
«Это дает нам огромную возможность помочь в индикации заболевания для тестирования ингибиторов и предложить новые возможности для фармацевтических препаратов».