Команда изучила, как белки связываются с РНК — процесс, необходимый для экспрессии генов. Известно, что некоторые белки связывают только РНК с определенными последовательностями. Другие белки были сочтены «неспецифическими», потому что они взаимодействуют с РНК в, казалось бы, случайных местах.
Но команда Case Western Reserve опубликовала новое исследование в Nature, показывающее, что неспецифические белки действительно обладают способностью определять, где они связываются с РНК, — искать и связываться с конкретными последовательностями нуклеотидов.«Кажется, что не существует таких вещей, как специфические или неспецифические белки; по сути, все они специфичны.
Но они используют свою специфичность по-разному», — сказал Экхард Янковски, доктор философии, соавтор и профессор Центра молекулярной РНК. Биология в Медицинской школе. «Наши открытия продвигают понимание того, как белки и нуклеиновые кислоты контролируют экспрессию генов, что позволяет понять, как этот контроль теряется или изменяется при раке, вирусных инфекциях и других заболеваниях».Исследовательская группа Case Western Reserve разработала новый метод измерения связывания белков с тысячами различных молекул РНК, который получил название High Throughput Sequencing Kinetics (HITS-KIN). Применимый ко многим областям биологии, этот подход позволяет исследователям быстро анализировать большое количество мутаций в сайтах связывания белков в ДНК или РНК.
HITS-KIN позволяет ученым завершить эксперименты за дни, на которые раньше уходили годы.«Объединив традиционные биохимические методы с технологией секвенирования следующего поколения, мы теперь можем провести один эксперимент с тысячами различных РНК, тогда как раньше мы ограничивались анализом только одной молекулы РНК за раз», — сказал Майкл Харрис, доктор философии, соавтор. -старший автор и доцент кафедры биохимии медицинского факультета.Нарушения взаимодействия между РНК и связывающими белками лежат в основе многих заболеваний человека, включая рак и нейродегенеративные заболевания. Это понимание того, как взаимодействуют молекулы, является важным шагом на пути к разработке новых стратегий лечения болезней человека.
«Новые результаты исследователей Case Western Reserve могут предложить способы создания лекарств, нацеленных на целый класс белков, которые связываются с ДНК и РНК на участках, не имеющих определенных последовательностей распознавания, которые помогли бы им встать на место. Ранее мы не понимали, как они белки распознали, где связываться с ДНК или РНК, что затрудняло разработку лекарств, нацеленных на эту активность », — сказал Олег Барский, доктор философии из Национального института общих медицинских наук Национального института здравоохранения, который частично финансировал исследование. «Исследование также показывает, что технология секвенирования следующего поколения может углубить наше понимание этих белков и того, как они контролируют внутреннюю работу клеток».Янковский и Харрис использовали HITS-KIN для анализа того, насколько сильно или сильно большое количество различных РНК связывается с конкретным белком. Хотя было предсказано, что неспецифические белки связываются со всеми последовательностями РНК с аналогичным сродством, исследователи обнаружили такой же широкий диапазон сродства связывания для неспецифического белка, который обычно проявляется для конкретного белка.
Авторы предполагают, что два типа белков могут не отличаться фундаментально, а скорее используют разные части своего спектра сродства для правильной экспрессии генов. Хотя определенные белки могут соединяться со своими предпочтительными последовательностями среди множества молекул РНК клетки, предпочтительные последовательности РНК неспецифических белков не создаются клеткой. В результате неспецифические белки остаются для связывания с доступными РНК со сходным сродством ко многим различным РНК.«По сути, каждый белок имеет предпочтения по связыванию.
Однако неспецифические белки могут связываться только с теми последовательностями, которые им доступны, тогда как специфические белки способны связываться с последовательностями своего« первого выбора »», — добавил Янковски.