Учёные раскрыли принципы регуляции экспрессии генов при раке и клеточных функциях

Исследовательская группа KAIST выявила ключевые сети экспрессии генов, регулируемые важными белками, которые лежат в основе таких явлений, как развитие рака, метастазирование, дифференцировка тканей из стволовых клеток и процессы нейронной активации. Это открытие закладывает основу для разработки инновационных терапевтических технологий.

Совместная группа под руководством профессоров Сейун Кима, Гванрога Ли и Вон-Ки Чо из Департамента биологических наук раскрыла важные механизмы контроля экспрессии генов в клетках животных.

Результаты были опубликованы 7 января в журнале Nucleic Acids Research в статье под названием "Анализ на уровне одной молекулы показывает, что IPMK усиливает ДНК-связывающую активность транскрипционного фактора SRF".

Метаболиты инозитолфосфата, продуцируемые ферментами метаболизма инозитола, служат жизненно важными вторичными мессенджерами в сигнальных системах эукариотических клеток и широко вовлечены в рак, ожирение, диабет и неврологические расстройства.

Исследовательская группа продемонстрировала, что фермент инозитолполифосфат мультикиназа (IPMK), ключевой игрок в системе метаболизма инозитола, действует как критический транскрипционный активатор в основных сетях экспрессии генов клеток животных. Примечательно, что хотя ранее сообщалось о важной роли IPMK в процессе транскрипции, управляемом фактором ответа на сыворотку (SRF) — репрезентативным транскрипционным фактором клеток животных, точный механизм его действия был неясен.

SRF — это транскрипционный фактор, напрямую контролирующий экспрессию как минимум 200–300 генов, регулирующий рост, пролиферацию, апоптоз и подвижность клеток, и он незаменим для развития органов, например, сердца.

Команда обнаружила, что IPMK связывается напрямую с SRF, изменяя трёхмерную структуру белка SRF. Это взаимодействие облегчает транскрипционную активность различных генов через SRF, активируемый IPMK, демонстрируя, что IPMK действует как критический регуляторный переключатель для усиления белковой активности SRF.

Команда также подтвердила, что нарушения в прямом взаимодействии между IPMK и SRF приводят к снижению функциональности и активности SRF, вызывая серьёзные нарушения в экспрессии генов.

Подчеркнув значимость внутренне неупорядоченной области (IDR) в SRF, исследователи выделили биологическую важность внутренне неупорядоченных белков (IDP). В отличие от большинства белков, которые приобретают определённую структуру путём сворачивания, IDP, включая те, что имеют IDR, не демонстрируют специфических структур, но играют решающие биологические роли, привлекая значительное внимание научного сообщества.

Профессор Сейун Ким прокомментировал: "Это исследование предоставляет важный механизм, доказывающий, что IPMK, ключевой фермент в системе метаболизма инозитола, является главным транскрипционным активатором в основной сети экспрессии генов клеток животных.

Понимая фундаментальные процессы, такие как развитие рака и метастазирование, дифференцировка тканей из стволовых клеток и нейронная активация через SRF, мы надеемся, что это открытие приведёт к широкому применению инновационных терапевтических технологий".