Ученые исследуют вариабельность в клеточной "белковой фабрике"

Клетку можно сравнить с миниатюрной фабрикой, производящей белки. Гены контролируют последовательные этапы этого процесса, известного как экспрессия генов.

Даже у генетически идентичных клеток в одной среде количество производимых белков может сильно различаться. Эта вариабельность (шум) играет роль в вирусной инфекции, устойчивости к антибиотикам и лекарственной резистентности раковых клеток.

Группа ученых под руководством Леора С. Вайнбергера изучает факторы внутри клетки, влияющие на этот шум. Они хотели выяснить, влияют ли различия на одном этапе "сборочной линии" на конечное количество белка сильнее, чем на других.

Используя вычислительные и экспериментальные методы, команда измерила шум для каждого этапа производства разных белков. Они обнаружили, что для 85 процентов генов величина шума на последнем этапе выше, чем на первом.

"Мы обнаружили, что один этап работает совсем не так, как мы думали. Это как если бы вы всегда считали производственный процесс очень отлаженным, а потом поняли, что на самом деле он гораздо более "шумный", — говорит Майке Хансен, первый автор исследования.

Результаты, опубликованные в журнале Cell Systems, указывают, что научное сообщество, возможно, долгое время неверно интерпретировало важный этап экспрессии генов. Это может повлиять на работу синтетических и системных биологов, а также клеточных биологов.

Следующим шагом группы будет исследование механизмов, которые клетки используют для контроля шума.

"Мы обнаружили важный этап, который увеличивает межклеточные различия. Эти различия способствуют трудностям в лечении различных болезней. Как только мы поймем задействованные механизмы, мы сможем начать использовать их в качестве терапевтических мишеней", — заявил Вайнбергер.

Статья "Cytoplasmic amplification of transcriptional noise generates substantial cell-to-cell variability" была опубликована в Cell Systems 19 сентября 2018 года.