Альтернативні білки, кодовані одним і тим самим геном, часто виконують кардинально різні функції, згідно з першим широкомасштабним дослідженням білкових ізоформ, опублікованим у Cell.

принаймні

За словами дослідників Інституту раку Дани-Фарбер, Каліфорнійський університет, Медичної школи Сан-Дієго та Університету Макгілла білки братів і сестер, тобто ізоморфні білки, кодовані одним і тим же геном, часто дуже різні вони виконують певну функцію, хоча їх структура може бути дуже схожою.

За словами Девіда Е. Хілла, одного з останніх авторів дослідження «Широке розширення можливостей взаємодії білків шляхом альтернативного сплайсингу», результат має величезний вплив на розуміння людської біології, а також напрямок майбутніх досліджень, оскільки він допомагає пояснюють, як можливо, що ми маємо лише 20 000 генів, що кодують білок, - менше, ніж потрібно для вирощування винограду, наголошують автори дослідження, - але вони призводять до організації надзвичайно складної: щонайменше 100 000 різних типів білків діють клітини людини. Результати Hill et al.Припускають, що дія наших генів справді в рази перевищує те, що ми знали дотепер.

Дослідники виявили, що це величезне різноманіття свідчить про це кожна ізоформа білка повинна вивчатися індивідуально, щоб зрозуміти її роль у звичайних умовах та роль у захворюванні. Наприклад, дослідження пухлинних уражень часто стосуються лише найпоширеніших ізоформ у певному органі або тканині, але більш низькі концентрації білкових ізоформ можуть також сприяти розвитку захворювання, роблячи їх цінними мішенями для розробки ліків, підкреслює Хілл.

Функція білкових ізоформ, що утворюються внаслідок альтернативного сплайсингу, раніше вивчалась окремо для кожного гена, а функція ізоформ, наявних при менших і вищих концентраціях, порівнювалася лише в клітинах тієї самої тканини. Дослідження Hill et al. Підходили з більшої точки зору: було зібрано кілька ізоформ білка з сотнями генів, і вони розглядали, як кожен білок взаємодіє з усіма іншими білками людини (для дослідження дослідники розробили метод - ORF-Seq: відкритий послідовність послідовностей читання - що дозволило ідентифікувати та клонувати ізоформи білка).

Дослідники Вони зосередилися на 8 відсотках з 20 000 генів, що кодують людський білок, зібрали 1423 білкових продуктів з 506 генів (понад 50 відсотків з яких раніше були невідомими білками), а потім вивчили, як ці білки поводяться в присутності 15 000 відомих людських білків. Коментуючи Глорію Шейнкман, одну з провідних авторів дослідження, дивно було виявити, що білки одного і того ж гена взаємодіють з дуже різними білковими партнерами, припускаючи, що вони можуть виконувати дуже різні функції всередині клітини. Ізоформи одного і того ж гена в більшості випадків лише частково співпрацювали з одними і тими ж білками (менше половини партнерів були загальними), тобто можна стверджувати, що ізоформи функціонують набагато більше як різні білки, а не як варіації один одного, додає ще один провідний автор, Тонг Хао. Як виявилося, навіть ізоформи, які були створені за рахунок альтернативних відмінностей одинарного сплайсингу під час альтернативного сплайсингу, можуть виконувати принципово різні ролі, але також загальноприйняте для структурно різних ізоформ відігравати подібну роль.

Ще одне дивовижне усвідомлення, каже Хілл, полягає в тому пов'язані ізоформи взаємодіють з різними білковими партнерами в різних тканинах. У всьому цьому дослідники підкреслюють, що ідентифікація молекулярних шляхів, що ведуть до захворювання, на рівні генів недостатня, оскільки різні варіанти білків задіяні в різних шляхах. Потрібне глибше розуміння мережі.