Исследователи из Киотского университета и института RIKEN раскрыли механизм, с помощью которого клетки человека проверяют эффективность генетического кода и подавляют слабые сигналы. Это открытие меняет представление о роли синонимичных кодонов — трёхбуквенных последовательностей ДНК, кодирующих аминокислоты при синтезе белков.
Синонимичные кодоны не равны
До недавнего времени считалось, что разные кодоны, кодирующие одну и ту же аминокислоту, выполняют одинаковую функцию. Новое исследование показывает, что это не так: некоторые кодоны делают молекулы мРНК более стабильными и повышают эффективность синтеза белка, а другие — неоптимальные — приводят к более слабой трансляции и разрушению мРНК.
DHX29 — молекулярный «страж» генов
Чтобы выяснить, как клетки справляются с неоптимальными кодонами, команда под руководством Осаму Такеучи и Такухиро Ито провела полногеномный скрининг с помощью CRISPR. Анализ выявил РНК-связывающий белок DHX29 как ключевой фактор.
С помощью криоэлектронной микроскопии ученые увидели, как DHX29 взаимодействует с рибосомой 80S, основной структурой, производящей белки. Дополнительные эксперименты показали, что белок связывается преимущественно с рибосомами, считывающими неоптимальные кодоны.
Снижение «неэффективных» мРНК
Дальнейшие протеомные исследования показали, что DHX29 привлекает белковый комплекс GIGYF2•4EHP, который избирательно подавляет мРНК с неоптимальными кодонами, снижая производство неэффективных белков. «Эти результаты выявляют прямую связь между выбором синонимичных кодонов и контролем экспрессии генов в клетках человека», — отметил соавтор исследования Масанори Йошинага.
Последствия для биологии и медицины
Открытие демонстрирует, что выбор кодона — не случайность, а важный элемент регуляции генов. DHX29 может влиять на клеточную дифференциацию, поддержание баланса и даже развитие рака. Ученые планируют продолжить изучение механизма как в нормальных, так и в патологических условиях.
«Мы долго пытались понять, как клетки интерпретируют скрытую информацию генетического кода. Открытие DHX29 как фактора, позволяющего распознавать слабые сигналы, стало важным шагом в этом направлении», — подчеркнул руководитель группы Осаму Такеучи.
Исследование открывает новый уровень понимания регуляции генов, подчеркивая, что даже, казалось бы, «избыточные» элементы ДНК играют ключевую роль в работе клеток.
