Изучение генов, не кодирующих белок, в раковых клетках методом их отключения

Геном человека содержит большое количество генов, которые не несут информацию по построению протеинов. Многие из них особенно часто считываются в раковых клетках. Исследователи разработали новый способ, как проверить функции этих генов в живых клетках.

Учёные целенаправленно воздействуют радиосигналом на последовательность генов таким образом, что считанные РНК-молекулы немедленно разрушаются. После чего исследователи определяли изменения, произошедшие в биологии клетки в результате воздействия.  Целью исследования было определить, участвуют ли не кодирующие белок гены в появлении рака, и если да, то каким образом. При исследовании раковых клеток ученые обнаружили большое количество молекулярных особенностей: определенные РНК-молекулы присутствуют в большом количестве, активность некоторых генов повышена.

Есть ли связь между этими нарушениями и развитием рака? Влияют ли они на рост клеток? Отключают ли они торможение роста клеток? Или это просто игра природы?

Ответить на эти вопросы учёным помогают так называемые исследований «потери функций». Учёные отключают пострадавший ген в живой клетке или в целом организме и наблюдают за тем, что изменяется в физиологии или в поведении клетки, теряются ли какие-либо клеточные функции.

«До сих пор не существовало способа, с помощью которого можно было бы целенаправленно отключать гены, которые не несут в себе информации по созданию протеинов», говорит Dr. med. Sven Diedrichs, который руководит группой молодых ученых в Германском Онкологическом Исследовательском Центре и в Институте Патологии Университета Хайдельберг.

Со своей группой он разработал новый процесс, который целенаправленно заставляет молчать не кодирующие белок гены. «Мы считаем, что при многих раковых заболеваниях определенные не кодирующие протеин гены особенно активны. Поэтому мы хотим понять, на что влияют в раковых клетках считанные с таких генов РНК-молекулы».

Diederichs и его команда используют для своего метода так называемые «Цинковые пальцы» – нуклеазы, синтетические белковые молекулы, которые разрезают геном в точно определенных местах, и таким образом ученые выделяют нужные гены. После разделения репаративные механизмы «сшивают» свободные концы.

В большинстве случаев восстанавливающие энзимы соединяют фрагменты генетического кода не точно, и встраивание происходит с  небольшими ошибками. Если генная последовательность кодирует белок, это разрушает белковую информацию таким образом, что протеины больше не образуются.

Для не кодирующих белок генов такие маленькие ошибки не имеют значения, таким образом один только разрез не приводит к желаемому результату – после восстановления создается функциональный ген, с которого считываются РНК-молекулы.

В этом случае ученые Хайдельберга используют следующую уловку – ремонтные белки при починке обоих концов могут встраивать небольшие ДНК-участки. Молекулярные биологи воздействовали на место расщепления частотным сигналом, в результате чего считанная с этого гена РНК-молекула сразу же разрушается и становится недоступной для функционирования клетки.

Изменения в биологии клетки в результате воздействия радиосигнала  могут быть всесторонне проанализированы.

"Впервые у нас появилась возможность полностью отключить не кодирующие протеин гены и таким образом исследовать их молекулярные и клеточные функции. Очень вероятно, что эти гены играют в развитии рака важную роль. Безусловно, это не случайно, что они так активны именно в раковых клетках".

Источник:

Non-coding RNA Gene Silencing through genomic integration of RNA destabilizing elements using Zinc Finger Nucleases

Tony Gutschner et al.; Genome Research, Doi:10.1101/gr.122358.111; 2011

Статья предоставлена сайтом medhamburg.ru