Ученые из NorthweStеrn Medicine совершили прорыв в понимании процессов экспрессии генов, раскрыв новый механизм клеточной самоочистки от «дефектных» ферментов, участвующих в транскрипции. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, демонстрирует, как белок ARMC5 распознает и уничтожает РНК-полимеразу II (Pol II), ключевой фермент транскрипции, в случае отсутствия другого важного белка, SPT5. Это открытие может иметь важное значение для понимания развития заболеваний надпочечников.
Транскрипция, процесс считывания генетической информации с ДНК и синтеза РНК, является фундаментальным для жизни всех эукариотических клеток. Этот сложный процесс обеспечивается РНК-полимеразой II (Pol II), которая перемещается вдоль молекулы ДНК, создавая РНК-копию гена. Нарушения в работе Pol II могут привести к сбоям в экспрессии генов и, как следствие, к развитию различных заболеваний.
Ранее лаборатория профессора Али Шилатифарда, доктора философии, заведующего кафедрой биохимии и молекулярной генетики в NorthweStеrn Medicine, установила, что белок SPT5 играет роль контрольной точки в процессе транскрипции. SPT5 обеспечивает беспрепятственное движение Pol II вдоль ДНК. Более ранние исследования показали, что при потере SPT5 происходит деградация и уничтожение Pol II. Однако, белок, ответственный за распознавание Pol II для последующей деградации, оставался неизвестным.
В новом исследовании группа ученых из NorthweStеrn Medicine, во главе с доктором Шилатифардом, идентифицировала белок ARMC5 как ключевой элемент этого механизма. Используя методы протеомного скрининга и полногеномного анализа, исследователи обнаружили, что именно ARMC5 распознает Pol II в условиях дефицита SPT5.
Как выяснилось, ARMC5 заставляет Pol II вступить в «неканонический путь преждевременной терминации». В рамках этого пути «дефектный транскрипционный комплекс» с участием Pol II в конечном итоге подвергается деградации, эффективно удаляясь из клеточных процессов. Таким образом, когда SPT5 отсутствует, механизм ARMC5 срабатывает, идентифицируя и нейтрализуя РНК-полимеразу II, предотвращая потенциальные ошибки в экспрессии генов.
Первым автором статьи является Юки Аои, доктор философии, доцент кафедры медицины и биохимии и молекулярной генетики NorthweStеrn Medicine. Исследование проводилось в департаментах медицины и биохимии и молекулярной генетики.
Полученные результаты могут пролить свет на механизмы развития различных заболеваний, в частности, заболеваний надпочечников. Известно, что мутации в гене ARMC5 являются причиной гипоплазии надпочечников – редкого заболевания, при котором нарушается развитие надпочечников, что приводит к гормональным дисбалансам. Гипоплазия надпочечников относится к группе адреналовых расстройств, препятствующих нормальному функционированию надпочечников.
Дальнейшие исследования, основанные на этом открытии, помогут лучше понять точную функцию белка ARMC5 и его роль не только в механизмах клеточной регуляции, но и в развитии заболеваний, связанных с нарушением работы надпочечников и других органов. Это открытие открывает новые перспективы для разработки терапевтических подходов к лечению адреналовых и, возможно, других заболеваний, связанных с дисфункцией механизмов экспрессии генов.
Изображение носит иллюстративный характер
Транскрипция, процесс считывания генетической информации с ДНК и синтеза РНК, является фундаментальным для жизни всех эукариотических клеток. Этот сложный процесс обеспечивается РНК-полимеразой II (Pol II), которая перемещается вдоль молекулы ДНК, создавая РНК-копию гена. Нарушения в работе Pol II могут привести к сбоям в экспрессии генов и, как следствие, к развитию различных заболеваний.
Ранее лаборатория профессора Али Шилатифарда, доктора философии, заведующего кафедрой биохимии и молекулярной генетики в NorthweStеrn Medicine, установила, что белок SPT5 играет роль контрольной точки в процессе транскрипции. SPT5 обеспечивает беспрепятственное движение Pol II вдоль ДНК. Более ранние исследования показали, что при потере SPT5 происходит деградация и уничтожение Pol II. Однако, белок, ответственный за распознавание Pol II для последующей деградации, оставался неизвестным.
В новом исследовании группа ученых из NorthweStеrn Medicine, во главе с доктором Шилатифардом, идентифицировала белок ARMC5 как ключевой элемент этого механизма. Используя методы протеомного скрининга и полногеномного анализа, исследователи обнаружили, что именно ARMC5 распознает Pol II в условиях дефицита SPT5.
Как выяснилось, ARMC5 заставляет Pol II вступить в «неканонический путь преждевременной терминации». В рамках этого пути «дефектный транскрипционный комплекс» с участием Pol II в конечном итоге подвергается деградации, эффективно удаляясь из клеточных процессов. Таким образом, когда SPT5 отсутствует, механизм ARMC5 срабатывает, идентифицируя и нейтрализуя РНК-полимеразу II, предотвращая потенциальные ошибки в экспрессии генов.
Первым автором статьи является Юки Аои, доктор философии, доцент кафедры медицины и биохимии и молекулярной генетики NorthweStеrn Medicine. Исследование проводилось в департаментах медицины и биохимии и молекулярной генетики.
Полученные результаты могут пролить свет на механизмы развития различных заболеваний, в частности, заболеваний надпочечников. Известно, что мутации в гене ARMC5 являются причиной гипоплазии надпочечников – редкого заболевания, при котором нарушается развитие надпочечников, что приводит к гормональным дисбалансам. Гипоплазия надпочечников относится к группе адреналовых расстройств, препятствующих нормальному функционированию надпочечников.
Дальнейшие исследования, основанные на этом открытии, помогут лучше понять точную функцию белка ARMC5 и его роль не только в механизмах клеточной регуляции, но и в развитии заболеваний, связанных с нарушением работы надпочечников и других органов. Это открытие открывает новые перспективы для разработки терапевтических подходов к лечению адреналовых и, возможно, других заболеваний, связанных с дисфункцией механизмов экспрессии генов.
