Неожиданные результаты, опубликованные 2 октября в журнале Nature Genetics, предполагают, что ферментативная функция может быть не так важна, как организм или контекст самого белкового комплекса, что имеет важное значение для понимания развития рака.
Али Шилатифард, профессор Роберта Фрэнсиса Ферчготта и заведующий кафедрой биохимии и молекулярной генетики в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета, был старшим автором исследования.
Райан Рикелс, студент программы магистратуры Дрискилла Файнберга по естественным наукам, был первым автором.
Trr — один из трех ферментов, составляющих семейство белков COMPASS у дрозофилы, рода, который включает мелких плодовых мушек (для сравнения, у людей шесть членов COMPASS). COMPASS, который впервые был охарактеризован Шилатифардом почти 16 лет назад, катализирует метилирование в месте гистона, называемом H3K4, и с тех пор было показано, что он имеет решающее значение для экспрессии генов и регуляции многих других процессов.
Поскольку человеческие эквиваленты Trr — ферменты, называемые MLL3 и MLL4 — сильно мутированы при многих формах рака, возник значительный интерес к пониманию этого белкового комплекса и его функции во время метилирования, когда Trr откладывает одну метильную группу на энхансерах, влияние на включение или выключение генов.
Сам по себе Trr необходим для жизнеспособности организма; когда весь ген удален, мухи умирают на ранней стадии эмбриогенеза. MLL3 и MLL4 также необходимы для развития млекопитающих.
В текущем исследовании лаборатория Шилатифарда изучала последствия для мух, когда была нарушена только ключевая каталитическая функция гена Trr.
Исследователи сделали единственную инактивирующую точечную мутацию в SET-домене, части белка, который катализирует процесс метилирования.
Ранее предполагалось, что это метилирование имеет решающее значение для общей функции фермента. Но то, что открыла лаборатория Шилатифарда, было совершенно неожиданным.
«Когда мы сделали эту мутацию, чтобы убить ее каталитическую активность, мы обнаружили, что она не смертельна для мух — на самом деле, мухи развивались очень хорошо, что было действительно удивительно», — сказал Рикелс.
Команда также исследовала создание версии фермента, которая может реализовывать три метильные метки вместо одной, которая гиперактивирует активность фермента. Результаты были аналогичными: мухи жили нормально и испытывали лишь минимальные изменения в экспрессии генов и фенотипах.
«Мы пришли к выводу, что это монометилирование в энхансерах, по-видимому, не является необходимым для того, чтобы энхансер функционировал в лабораторных условиях — скорее, другая часть фермента выполняет действительно важную функцию», — сказал Рикельс.
Полученные данные открывают новые возможности для исследований, поскольку теперь ученые исследуют важность других частей белка Trr, а также проводят аналогичные эксперименты с другими членами COMPASS.
"Сейчас все изменилось.
Все поле было сосредоточено на этой метке; теперь нам нужно найти сам фермент и выяснить, что он делает », — сказал Шилатифард, также профессор педиатрии и член Роберта Х. Комплексный онкологический центр Лурье Северо-Западного университета. "Что такого особенного во всем теле самого фермента, который функционирует в процессе развития, и его мутаций, которые могут привести к раку?? Вот что нам нужно выяснить."