Число генов у людей, мышей и плодовых мушек почти одинаково, около 20 000, и поэтому не может объяснить фенотипические различия между этими организмами. Таким образом, для эволюции жизни не только количество генов, но и регуляция этих генов играет решающую роль.
После транскрипции ДНК на начальном этапе вырабатывается мРНК, которая впоследствии функционирует как матрица для синтеза белков. Синтез белка регулируется связыванием регуляторных белков с мРНК. Как эти белки специфически распознают РНК, на сегодняшний день мало изучено.
Международная команда под руководством Helmholtz Zentrum Munchen (HMGU) и Technische Universitat Munchen (TUM) определила трехмерную структуру такого регуляторного комплекса белок-РНК. Кристаллографический и ЯМР-спектроскопический анализ, выполненный мюнхенской командой, был дополнен данными малоуглового рассеяния, выполненными в Институте Лауэ Ланжевена в Гренобле.
Ученые изучили специфический комплекс, образованный между регуляторными белками Sxl (Sex-lethal) и Unr (Upstream-of-N-Ras) с мРНК на модели плодовой мухи. Этот белковый комплекс необходим для гарантии того, что экспрессия генов, расположенных на двух женских (XX) X-хромосомах, равна экспрессии генов, расположенных на одной мужской (XY) X-хромосоме.
Это гарантирует достижение сопоставимых концентраций белка у представителей обоих полов, что важно для жизнеспособности плодовых мушек.Парадигма регуляции генов
Трехмерная структура теперь показывает, как несколько белков взаимодействуют для высокоспецифичного распознавания мРНК. «Наши результаты представляют собой парадигму регуляции различных основных клеточных процессов на уровне мРНК», — объясняет Саттлер, директор Института структурной биологии HMGU. Специфическое распознавание мРНК достигается за счет кооперации нескольких РНК-связывающих белков, хотя эти белки по отдельности обладают плохой аффинностью связывания и участвуют в различных процессах в клетке.
Комбинируя несколько белков, значительно увеличивается количество и разнообразие биологических процессов, которые могут регулироваться относительно небольшим количеством регуляторных белков, связывающих РНК.Авторы ожидают, что этот принцип представляет собой существенный и широко распространенный механизм регуляции генов у высших организмов, где мутация или неправильная регуляция гомологичных белков причастны к заболеванию.
