Два десятилетия назад завершение первого проекта по расшифровке генома человека стало научной сенсацией. Однако оно же принесло и неожиданную загадку: количество обнаруженных генов оказалось в три раза меньше, чем предсказывали учёные. Чтобы разгадать эту тайну, международная группа исследователей обратила внимание на так называемый «чёрный протеом» — скрытую часть генома. Их работа привела к открытию тысяч «неизвестных» или «тёмных» генов, которые производят удивительно маленькие белки. Эти микропротеины, как полагают учёные, могут играть ключевую роль в биологии человека и быть связаны с развитием серьёзных заболеваний, включая рак.
Как устроены гены и что такое ORF
Гены — это участки ДНК, которые несут инструкции для создания белков, молекул, выполняющих большинство функций в клетке. Ключевой элемент гена — «открытая рамка считывания» (ORF). Это последовательность ДНК, которая содержит стартовый и стоп-сигналы, указывающие клеточным механизмам, где начинать и заканчивать «чтение» для сборки белка. После активации гена информация с ДНК копируется на молекулу информационной РНК (иРНК), которая затем направляется к рибосомам — клеточным «фабрикам», собирающим белки из аминокислот. Долгое время учёные считали истинными генами только те ORF, которые кодируют белки длиной более 100 аминокислот.
Революция в генетике: неканонические рамки считывания
Эта классическая картина была поставлена под сомнение открытием огромного количества неканонических рамок считывания (ncORF). В отличие от традиционных генов, эти ncORF кодируют атипичные, гораздо более короткие белковые последовательности.
Обратите внимание: Землетрясение и цунами в Индонезии привели к большой трагедии – 832 человека погибли.
Их существование долгое время игнорировалось, но теперь становится ясно, что они могут быть источником тысяч ранее неизвестных микропротеинов.Важность этих ncORF подчёркивают современные исследования. Например, Джон Пренснер, детский нейроонколог из Мичиганского университета, и его коллеги обнаружили, что раковые клетки содержат не менее 550 микропротеинов, происходящих из ncORF. Параллельно биолог Себастьян Ван Хиш, изучая ткани сердца, нашёл аналогичное количество микробелков. Эти открытия намекают на фундаментальную роль «тёмных генов» в здоровье и болезнях.
Международный прорыв: масштабное исследование ncORF
Чтобы оценить истинный масштаб этого явления, международный консорциум, включавший экспертов из 20 организаций (в том числе Джонатана Маджа из проекта GENCODE), провёл беспрецедентный анализ. «Влияние ncORF долгое время недооценивалось из-за непонимания их вклада в человеческий протеом», — отмечают авторы в препринте на сервере BioRxiv. Целью их работы было создать всеобъемлющую картину роли этих загадочных генетических элементов.
Результаты: тысячи новых микропротеинов
Учёные проанализировали данные 95 520 экспериментов по профилированию рибосом (Ribo-seq) — методу, который позволяет увидеть, какие участки РНК в данный момент активно переводятся в белки. В результате было идентифицировано 7264 неканонических рамки считывания (ncORF). Ключевое открытие состоит в том, что около четверти из них действительно взаимодействуют с рибосомами, что доказывает их способность производить микропротеины размером менее 100 аминокислот. В целом, данные указывают на существование как минимум 3000 таких пептидов.
«Используя эти данные, мы разработали систему аннотаций для ncORF и предоставили эти инструменты исследователям через GENCODE и PeptideAtlas», — заявили учёные. Эта работа создала мощную платформу для будущих биомедицинских открытий, связанных с белками из ncORF, открывая новую главу в геномике и протеомике.
Все последние новости здравоохранения и медицины читайте на New-Science.ru
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Двадцать лет назад первое секвенирование генома человека оказало глубокое влияние на научное сообщество.