Исследование, проведенное учеными из программы исследования стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Диего и финансируемое Калифорнийским институтом регенеративной медицины (CIRM), рассматривает важный связывающий РНК белок под названием LIN28, который участвует в плюрипотентности и репрограммировании, а также в раке и других заболеваниях. болезни. По словам исследователей, их исследование, опубликованное в онлайн-выпуске Molecular Cell от 6 сентября, изменит взгляд ученых на этот белок и его влияние на болезни человека.
Изучая эмбриональные стволовые клетки и соматические клетки, стабильно экспрессирующие LIN28, исследователи определили дискретные сайты связывания LIN28 в 25% человеческих транскриптов. Кроме того, чувствительные к сплайсингу микроматрицы продемонстрировали, что экспрессия LIN28 вызывает широко распространенные последующие альтернативные изменения сплайсинга – вариации в генных продуктах, которые могут привести к раку или другим заболеваниям.
"К удивлению, мы обнаружили, что LIN28 не только связывается с некодирующими микроРНК, но также может напрямую связываться с тысячами информационных РНК," сказал первый автор Мелисса Уилберт, докторант программы для выпускников биомедицинских наук Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Информационная РНК или мРНК – это молекулы РНК, которые кодируют химические вещества "план" для синтеза протеина. МикроРНК (миРНК) – это короткие фрагменты РНК, которые являются важными регуляторами роста, дифференцировки и гибели клеток. Хотя они не кодируют белки, миРНК важны для регулирования производства белка в клетке путем репрессии или "Выключение" гены.
"Белок LIN28 связан с ростом и развитием и важен на самых ранних этапах развития человека," сказал главный исследователь Джин Йео, доктор философии, магистр делового администрирования, Департамент клеточной и молекулярной медицины, Программа исследования стволовых клеток и Институт геномной медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего. "Обычно он отключается в тканях взрослого человека, но может быть снова активирован, например, при определенных формах рака или метаболических нарушениях, таких как ожирение."
Используя полногеномные биохимические методы, чтобы посмотреть на набор всех молекул РНК в транскриптоме, исследователи обнаружили, что LIN28 распознает и связывается с известной структурой, подобной шпильке, обнаруженной в семействе let-7 miRNA, но, что удивительно, та же самая структура. также обнаруживается на мРНК, что позволяет LIN28 напрямую регулировать тысячи мишеней.
"Одна из этих мишеней фактически кодирует сам белок LIN28. Другими словами, LIN28 помогает добиться большего от себя," сказал Йео. Этот процесс, известный как саморегуляция, помогает поддерживать так называемое "устойчивое состояние" система, в которой белок положительно регулирует собственное производство путем связывания с регуляторным элементом мРНК гена, кодирующего его.
"Поскольку эти мишени мРНК включают те, которые, как известно, участвуют в сплайсинге генов, мы также предполагаем, что LIN28 участвует в регуляции альтернативного сплайсинга," сказал Уилберт, добавив, что аномальные вариации в сварке часто связаны с раком и другими заболеваниями.
В процессе сплайсинга фрагменты, которые обычно не кодируют белок, называемые интронами, удаляются из транскриптов генов, а оставшиеся последовательности, называемые экзонами, повторно связываются. Сами белки факторов сплайсинга, а также место, где эти белки связываются, определяют, какие части РНК должны быть включены или исключены в окончательный транскрипт гена – почти так же, как удаление и вставка сцен или сплайсинг могут изменить график. фильма.
Открытие тысяч точных сайтов связывания LIN28 в генах человека предлагает новый взгляд на роль, которую этот белок играет в процессах развития и болезней. Например, ученые изучали нацеливание на конкретную miRNA, называемую let-7, чтобы остановить рост рака. "Но теперь мы видим, что LIN28 может, по сути, обходить let-7 и находить много-много других сайтов связывания – возможно, с таким же неблагоприятным эффектом неконтролируемого чрезмерного роста клеток," сказал Йео. "Это говорит о том, что терапевтической мишенью для болезней должен быть сам LIN28, а не let-7 или другие миРНК."