«Этот переключатель в природе контроля перевода напоминает то, что мы знаем о контроле транскрипции и его времени», — говорит член Уайтхеда Дэвид Бартел, который также является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза и профессором биологии в Массачусетском технологическом институте.
Когда клетки производят белки, они сначала используют ДНК в качестве матрицы для создания мРНК.
В этом процессе гены, кодирующие белок, сначала копируются в РНК, которые затем модифицируются путем прикрепления цепочки молекул аденозинмонофосфата для создания так называемого поли (А) хвоста на конце каждой РНК. Затем аппарат трансляции клетки декодирует зрелые мРНК, используя эту информацию для создания предписанных белков.
Ранее ученые полагали, что длина поли (А) хвоста мРНК влияет на то, насколько эффективно мРНК будет транслироваться — чем длиннее поли (А) хвост, тем больше продукции белка. Эта теория была экстраполирована из исследований трансляции генов у ранних эмбрионов, отчасти потому, что мало исследований проводилось на организмах после MZT. Отсутствие технологии высокопроизводительного измерения длины поли (A) -хвоста сдерживало исследования в этой области.
Последнее исследование Уайтхеда ставит эту теорию под сомнение. Используя разработанный им высокопроизводительный метод, Александр Субтельный, аспирант лаборатории Бартеля, задокументировал длину поли (A) хвостов на миллионах мРНК в клетках различных животных, включая мышей, лягушек, рыбок данио и людей.
В то же время Стивен Эйххорн, также аспирант лаборатории Бартеля, изучал, как часто транслируются мРНК. Как Субтельный и Эйххорн недавно сообщили в журнале Nature, длина поли (A) -хвоста и эффективность трансляции показывают ожидаемую взаимосвязь у очень ранних эмбрионов рыб и лягушек. Неожиданно было то, что длина поли (А) хвоста не влияет на трансляцию в клетках, созревших после стадии гаструляции эмбриона у исследованных видов.
Этот факт может также объяснить, казалось бы, противоречивые сведения о том, как фрагменты РНК, называемые микроРНК, влияют на трансляцию. МикроРНК регулируют выход белка, взаимодействуя с мРНК, как путем репрессии трансляции мРНК, с которой они соединяются, так и путем дестабилизации этих мРНК. Субтельный и Эйххорн исследовали функцию микроРНК у ранних эмбрионов рыбок данио на стадии гаструляции.
У эмбрионов до гаструляции микроРНК снижали трансляцию за счет обрезки поли (A) хвостов их мРНК-мишеней, тогда как после гаструляции микроРНК дестабилизировали свои мРНК-мишени.
«Наши результаты могут заставить людей переосмыслить механизмы регуляции генов, которые включают поли (A) хвост в большинстве клеток», — говорит Субтельный, который вместе с Эйххорном является соавтором статьи в Nature. «Но мы думаем, что некоторые клетки, включая нервные клетки и ооциты, могут иметь генную регуляцию, аналогичную той, которую мы наблюдали у ранних эмбрионов.”
Хотя Субтельный и Эйххорн считают, что изучение вариабельности регуляции генов было бы интересным, их обоих заинтриговало нечто более фундаментальное.
«Мы не знаем, каков механизм этого переключения в регуляции генов, и мы хотим выяснить это», — говорит Эйххорн.