Исследователи из Университета Торонто создали первый в своем классе функциональный каталог белков, которые активируют экспрессию генов, что может иметь значение для индивидуальной терапии рака и других заболеваний, возникающих при включении неправильных генов.

Эти белки , также известные как активаторы транскрипции за их способность вызывать транскрипцию генов в сообщения РНК, необходимы для правильного функционирования клеток. Однако мало что известно об этих белках, и до сих пор не было ясно, сколько активаторов может быть в клетках человека.

Исследование проводилось под руководством Микко Тайпале, доцента молекулярной генетики Центра клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли на медицинском факультете Темерти, в сотрудничестве с Анн-Клод Гинграс, старшим научным сотрудником Исследовательского института Луненфельда-Таненбаума, Синай. Health System и профессор молекулярной генетики Университета Т.

Работу возглавил аспирант Тайпале Надер Алерасул, защитивший докторскую диссертацию. диссертацию в прошлом месяце — на следующий день после того, как исследование было опубликовано в Интернете в журнале Molecular Cell , и перед печатной публикацией на этой неделе.

В статье исследователи описывают первое непредвзятое исследование масштаба протеома, которое увеличило количество известных активаторов транскрипции с горстки до примерно 250. Они также установили, как эти белки объединяются с другими клеточными механизмами для включения генов, и как неправильная регуляция белков может привести к раку.

«Это исследование было классической рыболовной экспедицией, когда мы не знали, что собираемся найти», — сказал Тайпале, заведующий кафедрой исследований функциональной протеомики и белкового гомеостаза в Канаде. «Рецензенты грантов обычно неодобрительно относятся к исследованиям, которые не основаны на гипотезах, но в этом и заключается прелесть протеомики.

«Теперь мы лучше понимаем, какие белки являются очень сильными активаторами. И мы можем начать понимать механизмы, с помощью которых они активируют транскрипцию».

Чтобы найти активаторы, исследователи протестировали большинство из 20 000 белков человека на их способность активировать экспрессию генов в клетках человека. Многие активаторы были факторами транскрипции (TF), которые напрямую связываются с ДНК и включают свои гены-мишени, тогда как другие были вспомогательными белками или кофакторами, которые связывают TF и ​​активируют их мишени вместе.

Они также обнаружили, что очень похожие TF могут взаимодействовать с разными кофакторами, что объясняет, почему два TF с практически идентичными специфичностями связывания ДНК могут запускать разные программы экспрессии генов.

«Эти активаторы не являются активаторами во всех контекстах. Возможно, в гене X они активируют, но в гене Y они могут фактически подавлять», — сказал Тайпале.

Активация транскрипции происходит посредством взаимодействия так называемых трансактивационных доменов, присутствующих в ТФ, с активаторами. Поскольку последовательности доменов активации не сохраняются, их нельзя точно определить вычислительными методами.

По этой причине команда разобрала 75 активаторов на части и проверила способность каждой части активировать транскрипцию. Таким образом они определили около 40 доменов активации.

Они также использовали AlphaFold, революционный биоинформатический инструмент, разработанный для предсказания белковых структур, чтобы найти интерфейсы взаимодействия между ТФ и их активаторами. Хотя AlphaFold не был разработан для предсказания белок-белковых взаимодействий, эта неожиданная функция стала важным моментом для Тайпале, который сказал, что программное обеспечение станет стандартным инструментом для подобных исследований по поиску функциональных связей между белками.

«Раньше это было почти невозможно сделать с помощью вычислений», — сказал Тайпале.

Хотя многие из идентифицированных белков являются новыми, некоторые из них ранее были обнаружены в опухолях, в которых TF и ​​его хелперный белок постоянно соединены в онкогенный слитый белок, который в конечном итоге активирует неправильные гены.

Сбор головоломки о том, как TF взаимодействуют с различными активаторами, может стать важным шагом на пути к индивидуальной терапии. Одна из проблем в разработке терапевтических средств заключалась в том, что TF не поддаются нацеливанию низкомолекулярными препаратами.

«Факторы транскрипции действительно трудно нацелить, потому что они часто не имеют карманов, на которые можно воздействовать лекарствами, но многие из коактиваторов являются ферментами, что означает, что у них есть карманы, на которые можно воздействовать», — сказал Тайпале. «Например, когда у вас есть слияние фактора транскрипции с коактиватором рака, и вы понимаете коактиватор, с которым взаимодействует фактор транскрипции, вы можете нацелить коактиватор, чтобы остановить пролиферацию клеток».