Mechanizm regulacji genów człowieka odkryty :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Naukowcy odkrywają nowy mechanistyczny obraz biogenezy i eksportu mRNA

Projekt UE umożliwia ocenę zagrożenia wynikającego z obecności akrylamidu w żywności poddanej obróbce cieplnej

Aktywność mięśni odgrywa kluczową rolę w wykształcaniu się stawów

Wyniki nowych badań rzucają światło na rolę układu immunologicznego w chorobie Alzheimera

Polscy naukowcy odkryli rolę enzymu MMP-9 w rozwoju padaczki

Naukowcy z Francji, Hiszpanii i Niemiec twierdzą, że trzeba transkrybować gen kodujący białka w kwas rybonukleinowy (RNA) i w procesie splicingu skrócić do prawidłowej matrycy, aby móc wytwarzać białka. W toku ostatnich badań, których wyniki zaprezentowano w czasopiśmie Nature, naukowcy dostarczają nowych informacji, jak białko U2AF umożliwia ten proces. Prace zostały częściowo dofinansowane z trzech unijnych projektów na łączną kwotę 25,4 mln EUR z budżetu Szóstego Programu Ramowego (6PR).

Pracujący pod kierunkiem Helmholtz Zentrum München i Politechniki w Monachium (TUM) w Niemczech naukowcy odkryli, jak białko U2AF stwarza odpowiednie warunki pre-matrycowemu RNA (pre-mRNA), które pełni rolę matrycy dla syntezy białek w organizmie. Najpierw musi nastąpić transkrypcja pre-mRNA z kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA).

Różne białka, które eksperci nazywają czynnikami splicingowymi, muszą pracować razem, aby zapewnić powodzenie splicingu, który odgrywa kluczową rolę w ośrodkowym systemie biologii molekularnej. To oznacza, że dane genetyczne poruszają się w jednym kierunku - od DNA do RNA, a następnie do białek.

W genach genomu człowieka istnieje specyficzna struktura. Obszary z kluczowymi eksonami rozmieszczone są na przemian z obszarami nazywanymi przez naukowców intronami, zawierającymi nieistotne dane, które nie kodują odpowiadającego im białka.

Niektórzy członkowie zespołu przeanalizowali U2AF - czynnik splicingowy, który składa się z dwóch modułów strukturalnych i wiąże się z RNA w pobliżu granicy intron-ekson. Następuje splicing kopii pre-mRNA i usunięcie intronów. A zatem mRNA, które pozostało, składa się wyłącznie z eksonów kodujących sekwencję aminokwasów danego białka.

"Struktura przestrzenna białka U2AF występuje na przemian w konformacji zamkniętej i otwartej" - wyjaśnia profesor Michael Sattler, kierownik Instytutu Biologii Strukturalnej przy Helmholtz Zentrum München i profesor biomolekularnej spektroskopii NMR [nuklearnego rezonansu magnetycznego] na TUM. "Pasująca sekwencja RNA w intronie powoduje, że U2AF przyjmuje konformację otwartą, która aktywuje splicing i ostatecznie prowadzi do usunięcia intronu."

Zdaniem naukowców sekwencja RNA intronu determinuje, na ile skutecznie ta zmiana konformacyjna może zostać aktywowana. Proces selekcji konformacyjnej pomaga wprowadzić zmianę w równowadze między zamkniętą a otwartą formą białka U2AF. W efekcie RNA wiąże się z niewielką, istniejącą frakcją otwartej konformacji, niezależnie od obecności lub nieobecności RNA. Naukowcy są przekonani, że podobne mechanizmy mogą wnosić znaczący wkład w regulację wielu innych ścieżek sygnałowych w komórce.

"Nasze wyniki wskazują, że tandem domen RRM U2AF65 nie działa po prostu jak rusztowanie wiążące, tylko pełni aktywną rolę w ilościowym wiązaniu stężenia reszty Py z rozpoznaniem miejsca splicingowego i składaniem spliceosomu" - czytamy w artykule. "Wielodomenowa selekcja konformacyjna otwartych stanów umożliwia tandemowi domen RRM funkcjonowanie jako molekularny reostat w związku z aktywnością U2AF na początkowych etapach splicingu, pociągając za sobą rywalizację o RRM1 między RRM2 (autoinhibicją w zamkniętej konformacji) a RNA (aktywacją przez otwartą konformację). To zapewnia filtr selektywności przeciw przypadkowemu wiązaniu RNA i składaniu spliceosomu, gdyż ligandy reszt Py o bliższym powinowactwie są sprawniejsze w przeciwdziałaniu cenie energetycznej potrzebnej obydwu domenom RRM do wiązania."

Badania zostały dofinansowane z następujących, unijnych projektów realizowanych w ramach tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" 6PR: 3D-REPERTOIRE, FSG-V-RNA i EURASNET.

Projekt 3D-REPERTOIRE (Interdyscyplinarne podejście do określania budowy kompleksów białkowych w organizmie modelowym) otrzymał dofinansowanie na kwotę 13 mln EUR. Projekt FSG-V-RNA (Funkcjonalna i strukturalna genomika wirusowego RNA) uzyskał wsparcie w wysokości 2,4 mln EUR, a projekt EURASNET (Europejska sieć alternatywnego splicingu) został dofinansowany na kwotę 10 mln EUR.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Ekson (egzon, sekwencja kodująca) w komórkach eukariotycznych odcinek genu (krótszy od intronu), kodujący sekwencję aminokwasów w cząsteczce białka. Eksony są w genomie jądrowym oddzielone intronami. Pierwotny transkrypt zawiera na przemian ułożone odcinki intronowe i eksonowe. Po zsyntetyzowaniu czapeczki i poliadenylacji cząsteczki RNA, ale jeszcze przed jej eksportem z jądra do cytoplazmy następuje wycięcie wszystkich intronów oraz połączenie eksonów w jedną całość (splicing). Po zakończeniu tych procesów transkrypt staje się funkcjonalną cząsteczką informacyjnego RNA (mRNA), który w tej postaci może opuścić jądro komórkowe. pełny tekst

NMD (ang. Nonsense-Mediated Decay) - zachodzące w komórkach organizmów eukariotycznych zjawisko polegające na rozpoznawaniu i niszczeniu mRNA zawierających przedwczesny kodon STOP (PTC, ang. premature termination codon). Taki "proces kontroli jakości" mRNA zapobiega powstawaniu skróconych białek, które mogą być szkodliwe dla komórki. Proces NMD jest też wykorzystywany w komórce do regulacji ekspresji niektórych potrzebnych białek. Rozpoznawanie przedwczesnych kodonów STOP jest powiązane z procesami splicingu i translacji. pełny tekst

Splicing alternatywny - w procesie splicingu łączenie ze sobą różnych egzonów z pre-mRNA na różne sposoby, niekoniecznie po kolei (według genu), czasem z pominięciem niektórych egzonów lub z zachowaniem niektórych intronów. W ten sposób z jednego genu może powstać więcej niż jedna cząsteczka mRNA, co jest źródłem zmienności białek. Jeśli warianty splicingowe mRNA dotyczą sekwencji kodującej, powstałe na matrycy takich mRNA białka różnią się sekwencją aminokwasową, co może powodować np. zróżnicowanie ich funkcji lub lokalizacji w komórce. Splicing alternatywny obszarów niekodujących może wpływać na obecność elementów regulatorowych w mRNA, np. sekwencji wzmacniających translację (enhancerów) czy sekwencji wpływających na stabilność mRNA, a zatem wpływać na ilość produkowanego przez komórkę białka. pełny tekst

Egzon, ekson - w komórkach eukariotycznych odcinek genu kodujący sekwencję aminokwasów w cząsteczce białka. Eksony są w genomie jądrowym oddzielone intronami. Pierwotny transkrypt zawiera na przemian ułożone odcinki intronowe i eksonowe. Po zsyntetyzowaniu czapeczki i poliadenylacji cząsteczki RNA, ale jeszcze przed jej eksportem z jądra do cytoplazmy następuje wycięcie wszystkich intronów oraz połączenie eksonów w jedną całość (splicing). Po zakończeniu tych procesów transkrypt staje się funkcjonalną cząsteczką informacyjnego RNA (mRNA), który w tej postaci może opuścić jądro komórkowe. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".