Недавняя публикация исследователей из Университета Кентукки объясняет важность выявления и понимания того, как различия между тканями и клетками изменяют экспрессию генов без изменения основного генетического кода.

Вводные уроки биологии учат, что ДНК транскрибируется в РНК, которая затем транслируется в белки. Однако многие клеточные процессы влияют на то, насколько быстро происходят транскрипция и трансляция. Экспрессия генов изучает различия в концентрациях РНК внутри клетки, и это может помочь ученым узнать, какие гены активны в этой ткани или клетке.

"Изменения в экспрессии генов могут существенно повлиять на различные заболевания и траектории развития заболеваний", - сказал Джастин Миллер, доктор философии, доцент кафедры патологии и лабораторной медицины Медицинского колледжа Великобритании.

Миллер, который также связан с Центром Сандерса-Брауна по проблемам старения и биомедицинской информатики, говорит, что он и его коллеги ранее разработали первый алгоритм для идентификации последовательностей ramp из последовательности одного гена. Благодаря своей недавней работе Миллер и его коллеги из Великобритании, соавторы Марк Эбберт, доктор философии, и Мэтью Ходжман, создали онлайн-версию этого алгоритма и показали, что последовательности ramp меняются между тканями и клетками без изменения последовательности РНК.

Рамповая последовательность - это часть последовательности РНК, которая замедляет трансляцию в начале гена с помощью кодонов (последовательностей из трех нуклеотидов ДНК или РНК), которые нелегко транслируются. Последовательности Ramp, вопреки здравому смыслу, увеличивают общую экспрессию генов, равномерно распределяя механизмы трансляции и предотвращая коллизии на более поздних этапах трансляции.

В своей недавней публикации в NAR Genomics and Bioinformatics исследователи представляют первый всесторонний анализ последовательностей ramp, специфичных для тканей и типов клеток, и сообщают о более чем 3000 генах с последовательностями ramp, которые меняются между тканями и типами клеток, что соответствует повышенной экспрессии генов в этих тканях и клетках.

"Это исследование - первый случай, когда были описаны переменные последовательности рампы. Наш всеобъемлющий веб-интерфейс позволяет другим исследователям творчески исследовать последовательности генов и экспрессию генов", - сказал Миллер.

Исследовательская группа говорит, что эта работа важна, потому что, хотя существует множество способов кодирования одних и тех же белков нашей РНК, специфическая последовательность РНК важна для регулирования уровней белка и РНК.

"По сути, последовательность рампы работает как съезд на автостраду, так что рибосомы не врезаются друг в друга, но длина и ограничение скорости этого съезда могут меняться в зависимости от клетки и доступных ресурсов внутри этой клетки", - объяснил Миллер.

Он говорит, что ему понравилось работать над этим проектом не только со своими коллегами из Великобритании, но и со своими бывшими коллегами из Университета Бригама Янга и его братом Кайлом Миллером из Университета Долины Юты. Вместе группа создала веб-интерфейс, позволяющий людям видеть, как последовательности ramp соответствуют экспрессии генов человека и COVID-19 в различных тканях и клетках.

Миллер говорит, что, по его мнению, эта работа в конечном итоге повлияет на уход за пациентами. "Мы создали онлайн-интерфейс, позволяющий исследователям запрашивать все гены человека и видеть, имеет ли конкретный ген определенную последовательность в данной ткани и как этот ген экспрессируется в этой ткани", - сказал Миллер. "Мы также показываем, что различные гены COVID-19 и факторы проникновения COVID-19 у человека имеют разные последовательности, которые меняются в разных тканях. Последовательности Ramp с гораздо большей вероятностью встречаются в тканях, где, как известно, вирус размножается".

Итак, исследователи полагают, что гены COVID-19 имеют генетические отклонения (последовательности ramp), которые позволяют им использовать доступные клеточные механизмы для увеличения их экспрессии. "Наше исследование может помочь нам лучше предсказать, какие ткани и клетки будут поражены новыми вирусами, а также обеспечить потенциальную терапевтическую мишень для регулирования экспрессии тканеспецифичных генов без изменения транслируемого белка", - сказал Миллер.

ИСТОЧНИК