Для движения автомобиля недостаточно сидеть на водительском сиденье: водитель должен запустить двигатель, нажать на педаль акселератора и включить трансмиссию. Аналогичным образом все работает и в клетках нашего тела. До недавнего времени ученые подозревали, что определенные белки связываются только с определенными участками цепи ДНК, управляя при этом судьбой клетки.
Чем ближе и прочнее они связываются с геном в ДНК, тем более активным считался ген. Эти белки, известные как факторы транскрипции, контролируют активность генов.Группа ученых во главе с Себастьяном Мейсингом из Института молекулярной генетики Макса Планка пришла к другому выводу: исследователи обнаружили, что факторы транскрипции могут принимать различные формы в зависимости от того, с каким сегментом ДНК они связываются. «Форма связи, в свою очередь, влияет на то, будет ли активирован ген и насколько сильно», — объясняет Мейсинг.Следовательно, факторы транскрипции могут связываться с сегментами ДНК, не затрагивая близлежащий ген.
Как и в нашей аналогии с автомобилем, простого присутствия «машиниста» явно недостаточно, чтобы запустить механизм. Другие факторы также должны быть вовлечены в определение того, насколько сильно фактор транскрипции активирует ген.Рецептор глюкокортикоидов также является фактором транскрипции.Одним из примеров является производство глюкозы в печени.
Если в крови слишком мало глюкозы, надпочечники выделяют глюкокортикоиды, которые действуют как химические посредники. Эти гормоны циркулируют по организму и связываются с рецепторами глюкокортикоидов на клетках печени. Рецепторы одновременно действуют как факторы транскрипции и регулируют активность генов в клетках. Таким образом, печень может производить больше глюкозы, и уровень сахара в крови снова повышается.
«Иногда связывание с глюкокортикоидными рецепторами приводит к сильной активации соседних генов, тогда как в других случаях практически ничего не меняется», — сообщает Мейсинг. Ученые обнаружили, что состав сегментов ДНК, с которыми связываются рецепторы, помогает определить, насколько сильно активируется ген. Однако эти сегменты не находятся в прямом контакте с рецепторами, действующими как факторы транскрипции; они только фланкируют сайты связывания. Но этого, очевидно, достаточно, чтобы существенно повлиять на взаимодействие.
«Структура интерфейса между фактором транскрипции и сегментами генома должна поэтому играть ключевую роль в определении активности гена. Кроме того, соседние сегменты ДНК влияют на активность связанных факторов транскрипции. Эти механизмы в конечном итоге гарантируют, что клетки печени вырабатывают нужные вещества. в нужных количествах », — говорит Мейсинг.Медицинские приложения
Результаты также могут иметь медицинское применение. Многие варианты ДНК, ассоциированные с заболеваниями, принадлежат последовательностям, которые, очевидно, контролируют активность факторов транскрипции. «Ученые ранее предполагали, что эти сегменты оказывают влияние, ингибируя связывание факторов транскрипции, тем самым препятствуя активности соседних генов», — говорит Мейсинг. «Наши результаты теперь показали, что некоторые из этих сегментов могут не влиять на контакт напрямую, но, тем не менее, снижают состояние активации связанного фактора транскрипции».