«Главное предположение при изучении различий РНК заключается в том, что они в конечном итоге отражают различия в конечном продукте, которым является белок», — сказал старший автор исследования Йоав Гилад, доктор философии, профессор генетики человека в Чикагском университете. "Но оказывается, что в большинстве случаев это может быть неправдой."
Для экспрессии гена информация в ДНК копируется на информационную РНК (мРНК), которая является прямым шаблоном, используемым для создания белков — структурных компонентов и молекулярных машин почти для каждой функции в клетке. Считается, что различия в уровнях мРНК между людьми влияют на количество белка, производимого геном, и, следовательно, отражают экспрессию гена.
Однако полностью эти отношения никогда не описывались.
Гилад и Джонатан Притчард, доктор философии, профессор генетики и биологии Стэнфордского университета, вместе со своими коллегами картировали локусы регуляторных количественных признаков (QTL) — геномные области, связанные с различиями между людьми в регуляторных признаках, таких как экспрессия генов.
Они сравнили QTL для уровней экспрессии мРНК и белка для более чем 4000 генов.
Команда подтвердила, что вариации в QTL приводят к разным уровням мРНК для большого количества генов. Тем не менее, только одна треть показала сопутствующее изменение уровня белка.
Большинство QTL, которые влияли на уровни мРНК, не влияли на количество соответствующего белка.
Чтобы найти потенциальный механизм этого явления, команда исследовала, влияют ли QTL на скорость, с которой функционируют рибосомы, клеточные машины, ответственные за создание белков. Они обнаружили, что вариация QTL вызывает изменения функции рибосом, аналогичные уровням мРНК, но большинство из них по-прежнему не влияет на изобилие белка.
Гилад и его коллеги выдвигают гипотезу, что пока неустановленный механизм буферизации предотвращает резкие сдвиги в уровнях белка, когда уровни мРНК и функция рибосом находятся в постоянном движении.
«Наши наблюдения указывают на ранее недооцененное свойство генной регуляции, а именно на широко распространенную буферизацию уровней белка, так что клетка может выдерживать некоторое количество вариаций РНК, не влияя на белки», — сказал Гилад. "Это обычное явление и побуждает искать механизмы, которые могут его объяснить."
Их результаты также предполагают, что многие существующие исследования могут потребовать дополнительного изучения, поскольку QTL, связанные с мРНК, часто использовались для идентификации генов и приписывания их к сложным заболеваниям, от рака до диабета.
"Это подчеркивает важность осторожности", — сказал Гилад. "Мы должны убедиться, что гены, которые, по нашему мнению, важны для болезней или которые дают нам представление о биологии, связаны с белковыми продуктами, а не только с РНК."