Skip to main content

Specificity of translational control during unfolded protein response

Article Category

Article available in the folowing languages:

Wskazówki zawarte w procesie translacji białek pomogą w walce z różnymi chorobami

Wiele chorób wynika z defektów procesu translacji mRNA lub elementów układu odpowiedzialnego za ten proces. Pewne europejskie badanie wykazało nową rolę struktury mRNA w regulacji translacji, co można by potencjalnie wykorzystać w odniesieniu do chorób ludzi.

Zdrowie

Ekspresja genów to złożony proces regulowany na wielu etapach. Białka wiążące RNA (ang. RNA-binding proteins, RBP) są kluczowe na etapie rozpoznawania cząsteczek mRNA i następującej po nim translacji, gdyż tworzą kompleksy rybonukleoproteinowe (ang. ribonucleoprotein complexes, RNP) i koordynują wszystkie etapy regulacji, którym podlegają cząsteczki RNA.

Innowacyjna metodologia badań RNA

Aby lepiej poznać proces translacji, naukowcy z finansowanego przez UE projektu TRANSLATE badali zachodzące wewnątrz komórek interakcje między białkami i RNA oraz między RNA i RNA. By móc zidentyfikować zespoły białko-RNA w wysokiej rozdzielczości, zespół opracował nowe techniki, które łączą elementy biochemii i biologii obliczeniowej, a oparte zostały na metodologii opracowanej w ramach wcześniejszego, finansowanego przez ERBN projektu CLIP. „Chcieliśmy zrozumieć, w jaki sposób komórki odpowiadają na szczególne rodzaje sygnałów, regulując w tym celu proces translacji, a tym samym ekspresję genów”, wyjaśnia koordynator projektu, dr Jernej Ule. Stworzone dzięki projektowi metody polegają na metodzie iCLIP, która wykorzystuje sieciowanie UV oraz immunoprecypitację w celu oczyszczenia krótkich fragmentów RNA związanych ze specyficznym białkiem oraz ich identyfikacji przy pomocy sekwencjonowania. Badacze opracowali nową, hybrydową metodę iCLIP (hiCLIP), aby zbadać, w jaki sposób drugorzędowa struktura RNA definiuje skład i funkcje kompleksów rybonukleoproteinowych. Dzięki temu odkryli tzw. dupleksy „dalekiego zasięgu”, które łączą znajdujące się w tej samej cząsteczce mRNA rejony, będące względem siebie w zaskakująco dużej odległości. Jak twierdzi dr Ule, „niespodziewanie umożliwiło to wgląd w złożone konformacje strukturalne ludzkiego mRNA, które mogą prowadzić do przypominającego składanie origami procesu kompresji RNA”. Takie dupleksy RNA są wiązane przez białka Staufen 1 i 2, które rozpoznają dwuniciowe fragmenty RNA przede wszystkim w rejonach 3’ niepodlegających translacji (ang. 3’ untranslated region, 3’UTR) cząsteczek mRNA, gdzie mogą wpływać na kontrolę stabilności mRNA, jego translację i rozmieszczenie w komórkach.

Potencjalny wpływ interakcji RNA-RNA

Naukowcy zbadali, w jaki sposób komórki modyfikują dupleksy RNA oraz przeanalizowali interakcje RNA-RNA w odpowiedzi na sygnały komórkowe wysyłane w celu kontroli procesu translacji mRNA w nowe białka. Pozwoliło to lepiej zrozumieć fundamentalne mechanizmy leżące u podstaw regulacji translacji oraz ich znaczenie dla gwałtownych zmian ekspresji genów w odpowiedzi na stres. Metody iCLIP i hiCLIP staną się podstawą odkrycia wielu nowych interakcji typu białko-RNA i RNA-RNA, odgrywających istotną rolę w procesach biologicznych. Plany na przyszłość zakładają badanie roli, jaką struktura mRNA i związane RNP odgrywają w rozwoju stanów chorobowych. „Na kolejnym etapie będziemy badać dynamikę kompleksów białko-RNA w rozwoju chorób oraz sprawdzać, w jaki sposób mutacje białek wiążących RNA zaburzają składanie i funkcjonowanie tych kompleksów”, nakreśla dr Ule. Będzie to przedmiotem projektu RNPdynamics realizowanego dzięki przyznanemu przez ERBN grantowi dla zaawansowanych badaczy. Zważywszy na to, że wiele chorób dotykających ludzkość związanych jest z defektami procesu translacji mRNA, mechanizmy odkryte dzięki projektowi TRANSLATE są najprawdopodobniej związane z częścią tych chorób. Ponadto mutacje powodujące nowotwory lub choroby o podłożu neurodegeneracyjnym, takie jak stwardnienie zanikowe boczne (ALS), często występują w kompleksach rybonukleoproteinowych, dlatego wyniki badania TRANSLATE mają tak ogromne znaczenie dla praktyki klinicznej.

Słowa kluczowe

TRANSLATE, białko, translacja, mRNA, białka wiążące RNA (RBP), sekwencja, iCLIP, hiCLIP, kompleksy rybonukleoproteinowe (RNP), stwardnienie zanikowe boczne, nowotwór

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania