Экспрессия генов зависит от постоянного диалога между ядром и цитоплазмой

Экспрессия генов — это процесс использования генетической информации для производства белков. До сих пор считалось, что два её ключевых этапа — транскрипция (в ядре) и трансляция (в цитоплазме) — независимы друг от друга.

Исследователи из Университета Женевы (UNIGE) и Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге доказали, что эти процессы внутренне связаны и постоянно влияют друг на друга. Ключевую роль в этом диалоге играет белковый комплекс Ccr4-Not, выступающий посредником между ядром и цитоплазмой. Результаты опубликованы в Cell Reports.

Экспрессия генов: двустороннее движение

В 2014 году команда профессора Мартин Коллар из UNIGE обнаружила, что комплекс Ccr4-Not позволяет цитоплазме передавать информацию в ядро во время трансляции. Новое исследование показывает, что это двусторонняя коммуникация: ядро также постоянно передаёт информацию в цитоплазму на всех этапах экспрессии генов.

Ccr4-Not действует как глобальный регулятор, обеспечивая согласованность уровней транскрипции и трансляции. Он способен усиливать трансляцию, чтобы компенсировать стресс на этапе транскрипции, поддерживая баланс экспрессии генов.

«Мы смогли показать, что комплекс Ccr4-Not, соединяя цитоплазму с ядром, является глобальным регулятором экспрессии генов, который действует на всех этапах — от гена до производства белка», — объясняет профессор Коллар.

Завершённая картина

Ранее считалось, что ядро — это командный центр, управляющий всеми процессами в клетке. Однако теперь картина иная: экспрессия генов зависит от постоянного диалога между ядром и цитоплазмой, а комплекс Ccr4-Not — ключевой игрок, оркестрирующий регуляторные процессы внутри и между этими компартментами.

«Ccr4-Not также регулирует трансляционную способность клеток, связываясь в ядре с матричными РНК (мРНК) — молекулами, которые передают генетическую информацию от ДНК к рибосоме», — отмечает первый автор исследования Золтан Виллани.

Значение для медицины

Регуляторный комплекс Ccr4-Not необходим для развития всех эмбрионов животных и участвует во многих жизненно важных физиологических механизмах (работа сердца, сперматогенез, метаболизм липидов). Поскольку он напрямую контролирует экспрессию генов, любая его мутация может иметь драматические последствия: от гибели эмбриона до развития рака и различных метаболических нарушений.

«Теперь, когда мы точно определили разнообразие этапов, на которые влияет этот регулятор, мы можем начать изучать конкретные мишени, связанные с заболеваниями», — подчёркивает профессор Коллар.