Пресс-центр / новости / Наука /

Сотрудники ИБХ выяснили, насколько разнообразны белковые изоформы

Сотрудники ИБХ РАН и ФНКЦ Физико-химической медицины ФМБА России обнаружили, что альтернативный сплайсинг матричных РНК вносит незначительный вклад в разнообразие белков внутри клетки. Результаты работы были опубликованы в журнале Scientific Reports.

мРНК, протеом, Белки

Шуляк Юлия

«Начиная исследование, мы хотели посмотреть, какую функцию могут выполнять альтернативные формы белка, изоформы, которые образуются в результате альтернативного сплайсинга. Однако в ходе исследования мы не обнаружили в клетке всего разнообразия белковых изоформ, который может давать альтернативный сплайсинг. По всей видимости, давно известный процесс альтернативного сплайсинга не настолько важен для производства новых белков, как считалось ранее. При этом альтернативный сплайсинг играет важную роль в других процессах. Например, мы обнаружили, что альтернативный сплайсинг существенным образом способен поменять характер взаимодействий между длинными некодирующими РНК и мРНК», – рассказывает Игорь Фесенко, кандидат биологических наук, сотрудник Лаборатории протеомики Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.

Эукариотические молекулы РНК могут подвергаться альтернативному сплайсингу – образованию нескольких матричных РНК из одной, способных транслироваться в разные белки – изоформы. Таким образом, прежде предполагали, что один ген продуцирует, благодаря сплайсингу, несколько РНК, которые образуют множество белков.

«Когда учёные обнаружили, что эукариотические гены могут подвергаться альтернативному сплайсингу, то предположили, что за счёт этого процесса ген может кодировать огромное количество разнообразных белков. Отчасти это верно: в любом организме есть гены, которые кодируют множество разных белковых изоформ. Но в нашем исследовании мы показали, что в целом это не так. Ранее, изучая роль альтернативного сплайсинга в разнообразных процессах у растений, биологи не учитывали этот момент в своих работах», – говорит Игорь.

Автор: Снежана Мажекенова.

Игорь с коллегами начали свои исследования со стандартных методов анализа экспрессии генов: из разных типов клеток модельного объекта (мох Physcomitrella patens) выделили РНК, секвенировали и предсказали на компьютере, какие изоформы белков могут считываться с таких РНК. Затем учёные воздействовали на клетки мха различными стрессовыми факторами, повторили все манипуляции и обнаружили, что альтернативный сплайсинг активно меняет матричные РНК после стресса. Для подтверждения гипотезы о наличии в клетке предсказанных белков, и участии в изменении их состава альтернативного сплайсинга учёные выделили белки из клеток мха и выполнили анализ на масс-спектрометре. Оказалось, что роль альтернативного сплайсинга в формировании белкового состава клетки несущественна.

«Рецензенты журнала, куда мы подавали статью, предположили, что полученные нами результаты связаны с недостатками  масс-спектрометрического анализа. Для доказательства своей правоты мы смоделировали эксперимент, в котором  оценили количество изоформ, которые мы должны были идентифицировать, если бы они присутствовали в клетке. Оказалось, что если альтернативный сплайсинг играет важную роль в формировании белкового состава клетки, мы бы увидели в десятки раз больше изоформ в нашем масс-спектрометрическом эксперименте, чем получили на самом деле».

Теперь коллективу исследователей предстоит понять, какую биологическую функцию несёт альтернативный сплайсинг, какова роль РНК-РНК взаимодействий в этом процессе и как это влияет на трансляцию белков в клетке.

16 августа