Ученые из Университета Иллинойса в Чикаго разработали способ идентификации начала каждого гена — известного как сайт начала трансляции или стартовый кодон — в ДНК бактериальных клеток с помощью одного эксперимента, и с помощью этого метода они показали, что индивидуальный ген способен кодировать более одного белка.

Исторически общепризнанным научным предположением было то, что каждый ген имеет один уникальный стартовый сайт и отвечает за создание только одного белка. Однако исследование, которое публикуется в ведущем журнале Molecular Cell , посвященном клеточным процессам, показывает, что некоторые гены имеют более одного стартового сайта и могут указывать на продукцию более одного функционального белка.

Их метод идентификации сайтов старта генов основан на общем рецептурном препарате под названием ретапамулин, местный антибиотик. Ретапамулин, как они впервые показали, работает, заставляя рибосому, которая читает генетический код , застопориться на этих стартовых сайтах, подавляя трансляцию, ключевую часть процесса, с помощью которого генетический код в ДНК используется для создания белков.

Александр Мэнкин из UIC и Нора Васкес-Ласлоп провели исследование, в котором рассматривались клетки E. coli в ответ на ретапамулин в экспериментах in vitro и in vivo.

«Сначала мы поняли механизм действия антибиотика, а затем применили эти знания для определения специальных сигналов« стартового »гена, которые клетка использует для регуляции синтеза белка» , — сказал Манкин, профессор медицинской химии и фармакогнозии Александра Нейфахка в Фармацевтическом колледже МСЖД. , «В прошлом эти стартовые кодоны были идентифицированы довольно сложными процессами — белки часто нужно было выделять и изучать, чтобы обнаружить, где стартовые сайты их генов находятся в бактериальном геноме. Теперь, в одном эксперименте, мы можем профилировать запускает все тысячи бактериальных генов в более прогрессивном ключе «.

Манкин и Васкес-Ласлоп говорят, что использование ретапамулина для помощи в профилировании трансляции бактериальных генов открывает много новых возможностей для исследований.

Используя антибиотик, исследователи из лаборатории Манкина и Васкеса-Ласлопа, в которую входили Сезен Мейдан, Джеймс Маркс, Дорота Клепаки и Амира Кефи, смогли определить «загадочные» или альтернативные стартовые сайты в некоторых бактериальных генах.

«Мы увидели, что многие ранее скрытые белки были инициированы в сайтах в середине гена, и что эти белки были функциональными, и что инициация в альтернативных стартовых сайтах широко распространена в бактериях», — сказал Васкес-Ласлоп, профессор исследований в области химической химии и фармакогнозии в Фармацевтический колледж МСЖД и Центр биомолекулярных наук.

Исследователи обнаружили более 100 генов кишечной палочки из примерно 4000, которые могут инициировать синтез белка в нескольких местах.

«Белки, инициированные в этих неизвестных сайтах, могут составлять ранее скрытую фракцию протеома — весь набор белков, которые могут быть экспрессированы — в бактериях, и их инициация в этих сайтах может играть роль в жизни клетки», — сказал Мэнкин, который также является директором Центра биомолекулярных наук. «Лучше понимая клетки и механизмы действия антибиотиков, мы можем применить эти знания, чтобы узнать больше о том, что делает бактерии патогенными».

«Мы также можем применить эти знания, чтобы лучше понять, как предотвратить или предотвратить вред, наносимый бактериями», — сказал Васкес-Ласлоп.