Un complex proteic nedescoperit până acum joacă un rol cheie în ținerea sub control a genelor săltărețe
Aproximativ jumătate din genomul uman este format din așa-numitele „gene săltărețe” — secvențe de ADN capabile să își facă copii și să le insereze în alte locuri ale genomului. Aceste elemente transpozabile contribuie la diversitatea evoluționară și la reglarea altor gene, dar săriturile lor pot destabiliza genomul și pot genera mutații asociate cu tulburări neurodezvoltării, boli autoimune și cancer.
Un studiu recent, coordonat de cercetători de la Pennsylvania State University și publicat în Journal of Biological Chemistry, a identificat un rol nou pentru complexul de proteine CCR4-NOT: acela de supresor al activității genelor săltărețe.
„CCR4-NOT este un complex de proteine bine caracterizat la drojdie”, a declarat Shardul Kulkarni, profesor asistent de cercetare în biochimie și biologie moleculară la Eberly College of Science și autor principal al lucrării. „În ultimul deceniu, rolul său în liniile celulare umane a început să fie explorat, dar studiile s-au concentrat în principal pe procesarea și degradarea ARN. Am vrut să aflăm mai multe despre rolul său în nucleul celulei, unde este implicat în producția de ARN pornind de la o matriță de ADN.”
La drojdie, rolul complexului a fost descris în mai multe faze ale reglării genice: ajută la controlul modului în care ARN-ul — molecula care transportă informația din ADN în afara nucleului pentru a îndeplini funcții celulare, inclusiv producția de proteine — este generat în nucleu, transportat în citoplasmă, tradus în proteină și, în final, degradat.
Eliminarea proteinelor declanșează activitatea genică
Echipa a folosit o tehnică numită degradare indusă de auxină pentru a reduce individual expresia a două componente ale complexului CCR4-NOT — CNOT1 și CNOT4 — într-o linie celulară canceroasă umană obținută prin intermediul Institutelor Naționale de Sănătate din SUA. Cele două proteine au fost modificate genetic astfel încât să fie degradate în decurs de o oră de la adăugarea auxinei.
În lucrări anterioare, cercetătorii arătaseră că reducerea expresiei acestor două componente avea efecte opuse în citoplasma celulei. De această dată, au fost surprinși să constate că reducerea ambelor proteine a produs același efect în nucleu.
„Am fost surprinși că reducerea expresiei atât a CNOT1, cât și a CNOT4 a dus la o creștere rapidă și extinsă a transcripției în întregul genom”, a explicat Kulkarni, precizând că transcripția este procesul de producere a ARN-ului pornind de la o matriță de ADN. „Aceasta a inclus genele săltărețe, a căror expresie a crescut de asemenea. Însă expresia unui alt set de gene a scăzut. Această familie de gene — numită Kruppel-associated box-containing zinc nuclear finger (KZNF) — este un supresor cunoscut al activității genelor săltărețe.”
Multiple straturi de apărare împotriva genelor săltărețe
Studiul a demonstrat pentru prima dată rolul complexului CCR4-NOT în suprimarea activității genelor săltărețe, probabil prin reglarea genelor KZNF.
„Creșterea transcripției la nivelul întregului genom, inclusiv a genelor săltărețe, se datorează probabil reglării genelor KZNF de către CCR4-NOT”, a spus Kulkarni. „Lucrarea noastră arată că un complex molecular cunoscut în primul rând pentru controlul ARN-ului acționează și ca un gardian, ajutând la prevenirea activării acestor elemente genetice. Acest rol nou identificat al CCR4-NOT este esențial pentru menținerea stabilității genomului și pentru prevenirea altor efecte potențial dăunătoare ale genelor săltărețe.”
El a adăugat că există și un al doilea nivel deosebit de interesant: „Lucrarea noastră sugerează că CCR4-NOT nu doar împiedică transcrierea acestor elemente, ci ajută și la controlul stabilității ARN-ului pe care îl produc. Cu alte cuvinte, complexul oferă multiple straturi de apărare împotriva activității genetice nedorite.”
Cercetarea a fost publicată în Journal of Biological Chemistry, sub titlul „CCR4-NOT is required for suppressing pervasive transcription and retrotransposable elements”.
