Клетки нуждаются в точной интерпретации последовательностей ДНК для нормального функционирования. Этот процесс, называемый экспрессией генов, определяет, какие генетические инструкции будут реализованы. Неправильное выполнение этого процесса может привести к активации нежелательных участков генома, что способствует развитию раковых заболеваний и нарушений в развитии нервной системы. Исследователи из Женевского университета (UNIGE) определили два белка, которые играют ключевую роль в регулировании этого важного механизма. Открытие прокладывает путь к новым перспективным методам лечения. Выводы ученых опубликованы в журнале Nature Communications.
ДНК человека насчитывает более 20 000 генов и при растягивании заняла бы почти два метра. Чтобы уместить такой внушительный объем информации в небольшом пространстве внутри клетки – от 10 до 100 микрометров в диаметре, – она должна быть плотно упакована. Эту задачу выполняет хроматин – комплекс белков, который обеспечивает упаковку и уплотнение ДНК в ядре клетки. Однако в сжатом виде ДНК становится нечитаемой и, соответственно, неактивной. Для ее ремоделирования и обеспечения доступа к определенным участкам ДНК в нужный момент и для выполнения клеточных функций необходимы другие белки.
Эпигенетический механизм, отвечающий за регуляцию активности генов, может функционировать неверно. Неправильное открытие участков ДНК способно нарушить клеточную идентичность, то есть её специализацию. «Мы видим это, например, в клетках кожи,» – говорит Саймон Браун, доцент кафедры генетической медицины и развития при медицинском факультете UNIGE. «Если активируются не те участки хроматина, это может привести к активации генов, стимулирующих аномальный рост клеток, что потенциально может спровоцировать рак кожи». Если подобная дисрегуляция возникает в процессе развития нейронов, она может стать причиной неврологических расстройств, например, аутизма.
Новое исследование позволило ученым обнаружить белки MLF2 и RBM15, участвующие в регуляции ремоделирования хроматина. Ханна Швеммле, первый автор работы, отмечает: «Это первое подобное открытие. Полученные данные указывают на то, что эти белки-регуляторы могут стать многообещающими целями для разработки лекарств, направленных на лечение заболеваний, связанных с нарушениями ремоделирования хроматина, и потенциально предложить более безопасные методы терапии, чем существующие».
Для идентификации этих белков исследователи применили метод скрининга на основе CRISPR-Cas9. Этот новаторский инструмент редактирования генов, разработанный в 2012 году, позволяет модифицировать гены или подавлять их активность, что необходимо для определения их функций в клетке. В ходе анализа было рассмотрено свыше 20 000 генов, прежде чем были определены два основных гена, отвечающих за кодирование белков MLF2 и RBM15.
«Оценка способности MLF2 и RBM15 уничтожать раковые клетки или замедлять их рост станет следующим этапом. В перспективе, целью является выявление наиболее действенных молекул для исправления дефектов ремоделирования хроматина, — подытожил Саймон Браун.
[Фото: ru.123rf.com]