Эти условия трудно предотвратить, потому что ученые все еще не могут понять, как работает процесс сварки. Теперь исследователи из Университета Брандейса и Медицинской школы Массачусетского университета объединились, чтобы раскрыть важный компонент в понимании процесса сплайсинга РНК.
В недавней статье, опубликованной в Cell Press, специалист-исследователь Инна Щербакова из Brandeis и UMMS и группа исследователей под руководством профессоров Джеффа Геллеса (Brandeis) и Мелиссы Дж. Мура (UMMS), объясните, как молекулярная машина, известная как сплайсосома, начинает процесс перестройки последовательностей генов.
Чтобы передать инструкции по синтезу белка рибосоме, РНК – транскрибируемая копия ДНК – должна быть переведена в мРНК. Часть процесса трансляции пре-мессенджера РНК в мРНК включает вырезание генных сегментов, которые не содержат информацию, относящуюся к синтезу белка, называемых интронами, и соединение оставшихся частей вместе.
Сплайсосома выполняет генетическое вырезание и вставку. Это сложный комплекс, состоящий из четырех основных частей и более 100 дополнительных белков, которые объединяются и распадаются в процессе сплайсинга.
Думайте о сплайсосоме как о старом роботе-трансформерах – у него есть отдельные части, которые работают независимо, но также могут собираться вместе, образуя более крупную структуру.
Иногда, например, в случае муковисцидоза, мутация приводит к тому, что сплайсосома срезается в неправильном месте, вырезая важные последовательности вместо интронов и приводя к образованию дефектного белка.
При изучении сплайсосомы, подобной трансформатору, исследователи не смогли согласовать, как различные компоненты сложной координируют.
Чтобы инициировать процесс сплайсинга, две части сплайсосомы связываются с двумя концами интрона. До сих пор ученые считали, что это строго упорядоченный процесс: сначала связывается Часть 1, а затем она каким-то образом приказывает Части 2 прикрепить.
В высокоупорядоченном процессе у примитивных организмов, таких как дрожжи, интроны маленькие, и части 1 и 2 легко взаимодействуют друг с другом.
Но как этот процесс будет работать у людей, где интроны состоят из тысяч нуклеотидов?? Как могут две части, которые дают толчок всему процессу соединения, взаимодействовать друг с другом??
Чтобы выяснить это, Щербакова направила одномолекулярный флуоресцентный микроскоп, встроенный в лаборатории Геллеса, на сплайсосому. Помечая различные части комплекса флуоресцентными цветами, команда обнаружила, что этот процесс более гибкий, чем предполагали ученые.
Двум первым основным компонентам сплайсосомы не нужно взаимодействовать друг с другом, чтобы начать процесс сплайсинга, и не имеет значения, какая часть присоединяется к гену первой.
Любой из компонентов, называемых U1 и U2, может подключаться первым, и процесс работает одинаково хорошо.
«Этот процесс намного разумнее, чем мы думали изначально», – говорит Геллес.
Теперь, когда ученые понимают, как могут объединяться основные компоненты сварки, они могут изучить, как согласовываются различные этапы процесса.
«Мы лишь поверхностно понимаем этот процесс, но в конечном итоге мы надеемся понять, как этот процесс идет не так и как его можно исправить», – говорит Геллес.