Genuttrycksreglering genom cellulär felhantering via alternativ splisning och nonsensmedierad nedbrytning

StockholmForskning från University of Chicago visar att alternativ splitsning gör mer än bara skapa olika proteiner. Det hjälper också till att kontrollera genaktivitet genom att rätta till cellulära fel med en process kallad nonsense-medierad nedbrytning (NMD). Studien, ledd av Dr. Yang Li och hans team, analyserade stora mängder genetisk data för att bättre förstå denna process.

Studien visade att:

Celler genererar tre gånger fler icke-produktiva RNA-transkript än man tidigare trott. Cirka 15% av alla RNA-transkript bryts ner direkt av NMD. För gener med låg uttrycksnivå stiger denna andel till 50%.

Celler producerar mycket RNA, men förstör sedan en stor del av det. Denna process är fördelaktig eftersom den gör det möjligt för celler att snabbt bli av med felaktigt eller onödigt RNA. Detta innebär att även om fel uppstår under RNA-produktionen, kommer de inte att orsaka skada, vilket visar att celler kan hantera en hög felfrekvens vid transkription.

Läs också:

Idag · 04:21

Banbrytande plattform från Rice University revolutionerar 3D-visualisering av celler och förbättrar sjukdomsforskningen

Lis forskargrupp genomförde en studie för att undersöka vidare och fann att genetiska variationer som orsakar oproduktiv splitsning ofta leder till lägre nivåer av genuttryck. Detta visar att alternativ splitsning och NMD samverkar för att kontrollera genuttryck. Oproduktiva transkript är viktiga för att reglera vilka gener som är aktiva och hur mycket de uttrycks.

Studien visade att improduktiv splitsning är kopplad till allvarliga sjukdomar. Genetiska förändringar som är relaterade till dessa sjukdomar leder ofta till mer improduktiv splitsning och lägre genaktivitet. Denna upptäckt kan hjälpa till att utveckla nya behandlingar. Till exempel kan läkemedel skapas för att minska improduktiv splitsning för att öka genaktiviteten eller för att öka NMD och blockera skadliga gener, såsom de som är inblandade i cancer.

En aktuell medicin mot spinal muskelatrofi tillämpar denna metod. Den hjälper till att återställa proteiner som kroppen normalt skulle sluta producera. Framtida behandlingar kanske använder samma strategi för att rätta till balansen mellan splitsning och NMD för att behandla olika sjukdomar.

Denna forskning förändrar vår syn på alternativ splitsning. Tidigare betraktades det mest som ett sätt att skapa olika versioner av proteiner och öka biologisk komplexitet. Nu verkar det som om dess huvudsakliga funktion skulle kunna vara att reglera genuttrycksnivåer. Denna nya insikt kan hjälpa till att utveckla behandlingar som mer exakt riktar sig mot genuttryck.