В 1968 году американский биохимик и генетик Маршалл Норенберг получил Нобелевскую премию за расшифровку того, как белки связаны с генетическим кодом. Это открытие считается одним из фундаментальных столпов молекулярной биологии.
Новое исследование ученых из Северо-Восточного университета в США, опубликованное в журнале Nature, добавляет новую главу в эту историю. Биоинженеры обнаружили, что у человека существует большое количество стабильных белков, которые не все предсказаны генетическим кодом. Это не значит, что Норенберг ошибался. «Мы обнаружили, что его открытие неполно», — пояснил профессор Николай Славов, руководивший работой.
Исследователи потратили годы на анализ РНК, ДНК и других данных из более чем тысячи образцов человеческих тканей. Большая часть данных была собрана в рамках Национального проекта по клинической протеогеномике рака (CPTAC) и других общедоступных баз данных. В выборку вошли как здоровые ткани, так и образцы пациентов с различными типами рака: почек, матки, молочной железы, предстательной железы и легких.
Используя масс-спектрометрию — метод, позволяющий идентифицировать и «разбирать» молекулы на части, — ученые идентифицировали тысячи неожиданных аминокислотных замен. Аминокислоты — это строительные блоки белков. Замена происходит, когда один блок заменяется другим.
Эти аминокислотные замены приводят к образованию ранее неизвестных белков через процесс, который исследователи назвали «альтернативным декодированием РНК». Это процесс, при котором белки создаются из аминокислотных замен, «отклоняющихся от генетического кода».
Почему это происходит? Одно из главных объяснений — стабильность. Исследователи обнаружили, что эти белки стабильны и присутствуют в большом количестве.
Считалось, что последовательности наших белков особенно тесно связаны с последовательностями ДНК. Мы обнаружили, что другие процессы вносят большой вклад в определение последовательностей белков.
Особенно интересно, что многие из этих «новых белковых продуктов» были более распространены в тканях вокруг опухолей по сравнению с другими тканями. Это не доказывает, что они вызывают рак, но «очень вероятно, что это отражает новые уязвимости раковых клеток». Кроме того, наблюдаемые белки имеют характеристики, сходные с белками, связанными с болезнью Паркинсона и Альцгеймера.
Соавтор исследования Шири Цур Мерия отметила: «То, что нам удалось поколебать представление о том, что каждый белок закодирован генетическим кодом, — это то, что не многие решились бы проверить. Думаю, это урок настойчивости и умения не бояться расширять границы».
Необходимы более масштабные исследования для подтверждения выводов и установления более четких связей с раком и другими дегенеративными заболеваниями. Команда Славова уже работает в этом направлении. «Это очень фундаментальное наблюдение, которое, если будет широко подтверждено, изменит учебники и будет иметь серьезные последствия для здоровья и болезней», — отметил он.
Ранее Наука Mail рассказывала о раскрытии структуры белков, отвечающих за цветное зрение.