I ricercatori stanno chiudendo su un diagramma completo di come le cellule umane proteggersi costante errori genetici che contribuiscono alla maggior parte delle malattie, secondo uno studio che sarà pubblicato nell'edizione del 18 aprile della rivista Cell.
Il progetto per il corpo umano è codificato nei geni. Espressione genica è il processo mediante il quale vengono convertiti i progetti in proteine che compongono le strutture del corpo e inviare i suoi segnali. Quando i biologi molecolari iniziato ad analizzare la serie completa dei geni umani (il genoma umano) nel 2001, una sorpresa è stata che gli esseri umani hanno un minimo di 30.000 geni, quando, data la loro complessità, devono avere più di 100.000. Come possono gli esseri umani hanno un quinto quanto più materiale genetico come il grano, per esempio, o condividere un quarto della loro geni con i pesci?
Una risposta è che gli esseri umani fare di più con un minor numero di geni. Mentre i geni sono costituiti da catene di acidi desossiribonucleico (DNA), essi vengono messi in pratica da catene di catene di acido ribonucleico (RNA), che sono modificate le copie di DNA. RNA messaggero (mRNA) viene trasportato alle fabbriche di cellulari chiamati ribosomi, che ricevono le istruzioni per costruire le proteine "leggendo" i modelli di mRNA, un processo chiamato traduzione. Sorprendentemente, circa il 75 per cento dei geni umani codice per più di una proteina attraverso un processo chiamato splicing alternativo dell'RNA. Purtroppo, il più intricato il processo di splicing, maggiore è la possibilità di errore. Più di un terzo dei alternatively mRNA splicing sono imperfette, e devono essere distrutti prima che possano causare danni. Così, i processi cellulari che consentono di rilevare ed eliminare gli errori di elaborazione sono di vitale importanza per l'espressione genica efficace.
Negli ultimi anni, i ricercatori della University of Rochester Medical Center hanno rivelato l'esistenza di un sistema di sorveglianza naturale chiamato Nonsense-Mediated mRNA decadimento (NMD) che determina quali mRNA sono adatti a servire come modelli di proteine e provvede alla distruzione di quelli con difetti . I ricercatori sperano di modificare il processo in modo tale da cattura gli errori più genetico in alcuni casi, o foglie più modelli per le proteine utili in atto in altri, basata sulla malattia a portata di mano. Per fare questo sarà necessario una conoscenza molto dettagliata del percorso NMD.
"I risultati attuali scoprire un passaggio critico e già apprezzati durante il processo naturale che trova difetti in mRNA", ha detto Lynne E. Maquat, Ph.D., presidente J. Lowell Orbison Dotato e professore di Biochimica e Biofisica presso l'Università di Rochester Medical centro, direttore della University of Rochester Centro di RNA Biologia e autore principale del pezzo cella. "Questo lavoro ha importanti implicazioni per la nostra comprensione di come una delle attività più importanti della cellula umana, la sintesi proteica, subisce il controllo di qualità."
Nel corso del tempo, i geni si evolvono per mostrare i cambiamenti nella loro composizione. Alcune modifiche, o mutazioni, non hanno alcun impatto, alcuni offrono vantaggi rendendo gli organismi più probabilità di sopravvivere, e altri causare la malattia. Una frequente, classe dannoso di mutazione è l'inserimento di eiaculazione "smettere di leggere" i segnali (fermata codoni) all'interno di mRNA. Chiamato "nonsense" mutazioni, che per il processo di smettere di leggere che solo parte le istruzioni genetiche. Tale risultato mutazioni nella costruzione incompleta, proteine disabili che sabotare i processi naturali di competere per i punti di solito di proprietà dei loro full-length controparti, o semplicemente non funziona. Le mutazioni di questo tipo causano sindromi genetiche e di contribuire a molte malattie, tra cui il cancro. Poiché le proteine troncate sono potenzialmente pericolosi, il percorso NMD è evoluto per eliminare l'mRNA che le codificano.
Dallo studio di malattie genetiche, Maquat teorizzato sette anni fa che ci devono essere due tipi di traduzione, il processo attraverso il quale le istruzioni codificate in mRNA vengono letti durante la costruzione delle proteine. Un primo round "pioniere" controlla tutti mRNA di nuova costruzione per gli errori, e avvia NMD quando vengono rilevati errori. Successiva "stato stazionario" giri quindi indirizzare la produzione di massa di proteine normali basata su "NMD-approvato" mRNA. Nel corso del tempo, il laboratorio Maquat, insieme ad altri laboratori, ha individuato una serie di complessi proteici che si formano durante il processo complicato con cui le cellule analizzare ogni mRNA per difetti.
In passato, il suo team hanno evidenziato, per esempio, che le proteine si legano ad ogni estremità del mRNA durante il pioniere e successive allo stato stazionario giri di traduzione, e come il giro pioniere, cap-binding protein promuove il riconoscimento e il decadimento degli mRNA difettosa. Il team ha anche dimostrato come altri complessi che identificano difettosa forma mRNA vicino esone-esone giunzioni, i luoghi in cui ciascuno "deve leggere" del modello di mRNA maturo è unito al successivo da splicing dell'RNA.
Lavoro passato dal team Maquat ha inoltre rivelato che gran parte della revisione della qualità NMD dipende dalla distanza fisica delle proteine legate alla catena mRNA. Se un segnale di lettura arresto avviene troppo avanti dell'esone finale della catena, in quanto caratterizzata da un complesso di giunzione esone-esone (EJC), la cella conclude che il codone di stop ha erroneamente caduto nel bel mezzo di una serie di istruzioni. Questi mRNA sono degradati. Hanno anche scoperto che l'EJC contiene umano up-frameshift (UPF) proteine che giocano un ruolo nella NMD.