O genă, cel puțin cinci proteine

Proteinele alternative codificate de aceeași genă îndeplinesc adesea funcții radical diferite, potrivit primului studiu la scară largă al izoformelor proteinelor, publicat în Cell.

Potrivit cercetătorilor de la Dana-Farber Cancer Institute, Universitatea din California, Școala de Medicină din San Diego și Universitatea McGill proteinele frate, adică proteinele izomorfe codificate de aceeași genă, sunt adesea foarte diferite îndeplinesc o funcție, chiar dacă structura lor poate fi foarte asemănătoare.

Potrivit lui David E. Hill, unul dintre ultimii autori ai studiului Extinderea pe scară largă a capacităților de interacțiune cu proteinele prin Alternative Splicing, rezultatul are un impact imens asupra înțelegerii biologiei umane, precum și asupra direcției cercetărilor viitoare, deoarece ajută la explicați cum este posibil să avem doar 20.000 de gene care codifică proteinele - mai puțin decât este necesar pentru a construi un strugure, subliniază autorii studiului - cu toate acestea, rezultă o organizare de o complexitate enormă: cel puțin 100.000 de tipuri diferite de proteine operează în celulele umane. Rezultatele lui Hill și colab. Sugerează că efectul genelor noastre este într-adevăr de multe ori mai mare decât ceea ce am cunoscut până acum.

Cercetătorii au descoperit că această imensă diversitate sugerează că fiecare izoformă proteică trebuie studiată individual pentru a-i înțelege rolul în condiții normale și rolul său în boală. De exemplu, cercetarea asupra leziunilor tumorale tratează adesea doar cele mai frecvente izoforme dintr-un anumit organ sau țesut, dar concentrații mai mici de izoforme proteice pot contribui, de asemenea, la dezvoltarea bolii, făcându-le ținte valoroase pentru dezvoltarea medicamentelor, subliniază Hill.

Funcția izoformelor proteice generate de îmbinarea alternativă a fost studiată anterior individual pentru fiecare genă, iar funcția izoformelor prezente la concentrații mai mici și mai mari a fost comparată doar în celulele aceluiași țesut. Studiul lui Hill și colab. Abordat dintr-o perspectivă mai largă: au fost colectate mai multe izoforme proteice de sute de gene și au analizat modul în care fiecare proteină interacționează cu toate celelalte proteine umane (pentru studiu, cercetătorii au dezvoltat o metodă - ORF-Seq: open citirea secvențierii cadrelor - care a permis identificarea și clonarea izoformelor proteice).

Cercetatorii S-au concentrat pe 8 la sută din 20.000 de gene care codifică proteinele umane, au colectat 1.423 de produse proteice din 506 gene (dintre care mai mult de 50 la sută erau proteine necunoscute anterior) și apoi au analizat modul în care aceste proteine s-au comportat în prezența a 15.000 de proteine umane cunoscute. Comentând Gloria Sheynkman, unul dintre principalii autori ai studiului, a fost surprinzător să descoperim că proteinele din aceeași genă interacționează cu parteneri proteici foarte diferiți, sugerând că acestea pot îndeplini funcții foarte diferite în interiorul celulei. Izoformele din aceeași genă, în majoritatea cazurilor, au cooperat doar parțial cu aceleași proteine (mai puțin de jumătate din parteneri erau comune), adică se poate afirma că izoformele funcționează mult mai mult ca proteine diferite, mai degrabă decât variații unele de altele, adaugă un alt autor principal, Tong Hao. După cum sa dovedit, chiar și isoformele care au fost create prin diferențe alternative de îmbinare unică în timpul îmbinării alternative pot avea roluri fundamental diferite, dar este, de asemenea, obișnuit ca izoformele structurale diferite să joace un rol similar.

O altă realizare surprinzătoare, spune Hill, este că izoformele înrudite interacționează cu diferiți parteneri proteici din diferite țesuturi. Pentru toate acestea, cercetătorii subliniază că identificarea la nivelul genelor a căilor moleculare care duc la boli nu este suficientă, deoarece diferite variante de proteine sunt implicate în căi diferite. Este necesară o înțelegere mai profundă a rețelei.