Это явление, известное как запрограммированный рибосомный frameshifting, было обнаружено у вирусов в 1985. Но исследование UMD, опубликованное онлайн 9 июля 2014 в журнале Nature, первое, чтобы показать, что человеческий ген использует запрограммированный рибосомный frameshifting, чтобы измениться, как это собирает белки, сказал ведущий автор Джонатан Динмен, преподаватель UMD цитобиологии и молекулярной генетики.В связанном с иммунной системой гене, что Динмен и его изученные коллеги, запрограммировал рибосомные спусковые механизмы frameshifting процесс, который тело может использовать, чтобы устранить некоторые молекулы иммунной системы, таким образом обуздывая потенциально вредные побочные эффекты, такие как лихорадка, воспламенение и функциональная недостаточность органа.
Открытие могло привести к лучшему лечению СПИДа, аллергий и отклонения пересаженных органов, сказал Динмен.«Это имеет полезные последствия в ситуациях, где Вы хотите закрыть иммунную реакцию в одной части тела, но не в другом или закрыть один аспект иммунной реакции», сказал Динмен. «Это могло привести к очень определенным методам лечения без побочных эффектов».
Рибосома, фабрика белка в каждой живой клетке, собирает аминокислоты и собирает их в цепи белка, чтобы сделать почти что-либо потребностями клетки. Берег рибонуклеиновой кислоты или РНК посыльного, является шаблоном. Каждая аминокислота представлена группой из трех молекул, названных нуклеотидами; каждую триаду называют кодоном.
Специализированные молекулы звонили, РНК передачи «читают» каждый кодон и поставляют соответствующие аминокислоты рибосоме для собрания. Некоторые кодоны действуют как знаки Стоп, приказывая рибосоме выпустить законченную цепь белка.Предположите, что РНК посыльного – текст, составленный из трехбуквенных слов (кодоны), места и пунктуация (остановите кодоны), как это:Какой-либо богач может полететь?
Чтобы собрать белки в правильном порядке, рибосома должна прочитать все три части каждого кодона, мест и кодонов остановки. Но иногда РНК посыльного содержит сигналы, которые повторно программируют рибосома, чтобы подскочить вперед или отступить одним или двумя местами – то есть, переместить структуру, которую это читает.
Это изменяет текст. РНК передачи теперь читает или новые команды, чтобы принести совершенно другие белки, или бессмысленный, РНК ерунды, как это:Сборник изречений nyf ATC atf ly?Сигналы Frameshift распространены у некоторых вирусов, которые используют их, чтобы переполнить многократные наборы команд на единственный берег РНК.
Динмен долго подозревал, что у клеток человека также есть сигналы frameshift, и что они полезны.«Это действительно сложные структуры РНК. Требуется большая память компьютера, чтобы искать их в клетках человека», сказал Динмен, который изучал рибосомный frameshifting с 1990-х. «Только в прошлом десятилетии, компьютеры были быстры и достаточно мощны, чтобы найти эти сигналы».
Динмен и ведущий автор Эштон Трей Белью, научный сотрудник UMD, посмотрели на CCR5, ген на поверхности лейкоцитов людей. CCR5 важен для иммунной системы, но некоторые формы ВИЧ используют его, чтобы войти в здоровые клетки.Исследователи нашли молекулярный образец, который действует как сигнал frameshift в CCR5. В тестах на живых клетках человека и извлечениях клетки кролика, они нашли, что сигнал вызвал рибосому к frameshift 10 – 15 процентам времени.
Используя массовую спектроскопию, они подтвердили, что frameshifting происходил в CCR5 в последовательности, предсказанной, чтобы быть сигналом frameshift. Тогда они искали изданную базу данных другой лаборатории человеческих рибосом и нашли подтверждение доказательств frameshifts в том месте по приблизительно тому же самому уровню.
Они также нашли, что маленький специализированный кусок РНК, названной microRNA-1224, присоединяется к РНК посыльного CCR5 на frameshift месте. microRNA окружает РНК посыльного, делая его менее гибким и заставляя рибосому остановиться там и уменьшиться одним или двумя местами чаще.«Самый большой вопрос в этой области был, что регулирует frameshifting? И это по существу, что делает microRNA-1224», сказал Динмен. «Тогда вопрос становится, каковы последствия?»В случае CCR5 frameshift изменяет кодоны позади него в РНК ерунды.
Так как рибосома не может прочитать их, другие компоненты клетки вступают и разрушают РНК посыльного и ее связанные белки.Это могло бы походить на плохую вещь. Но признаки как лихорадка вызваны иммунной реакцией наших тел, не основной болезнью. И иммунная реакция иногда становится неконтролируемой, вызывая серьезный, иногда фатальные побочные эффекты.
Динмен полагает, что, убивая РНК посыльного и ее множество белков иммунной системы, frameshifting действует как светорегулятор, понижая иммунную реакцию на безопасный уровень.