Peran interaksi protein yang tidak teratur dalam ekspresi gen — ScienceDaily
Top Science

Peran interaksi protein yang tidak teratur dalam ekspresi gen — ScienceDaily

Sebuah tim yang dipimpin oleh para peneliti di Baylor College of Medicine dan Czech Academy of Sciences telah menemukan potongan teka-teki baru tentang bagaimana ekspresi gen diatur. Diterbitkan di jurnal Sains, temuan ini mengungkapkan mekanisme baru yang mengoordinasikan perakitan komponen di dalam sel yang mengontrol ekspresi gen. Mekanisme ini tidak hanya penting untuk fungsi sel normal, tetapi juga telah terlibat dalam kanker, degenerasi saraf dan infeksi HIV, dan dapat menyarankan cara baru untuk mengobati kondisi ini.

“Kebanyakan penelitian sebelumnya berfokus pada komponen seluler tertentu yang mengaktifkan atau menonaktifkan gen sepenuhnya,” kata penulis koresponden Dr. H. Courtney Hodges, asisten profesor biologi molekuler dan seluler dan di Pusat Kesehatan Lingkungan Presisi di Baylor. “Pekerjaan kami mengungkapkan perspektif baru — bahwa protein yang mengatur laju ekspresi gen juga dapat bekerja secara kolektif untuk menyempurnakan tingkat ekspresi dalam banyak pengaturan berbeda. Kami mengidentifikasi mekanisme yang menyatukan protein ini dan memainkan peran luas dalam kesehatan dan penyakit. .”

Dalam pekerjaan sebelumnya dengan rekan-rekan di KU Leuven di Belgia, tim telah mempelajari interaksi protein pada leukemia dan infeksi HIV, khususnya yang dimediasi oleh daerah protein yang disebut TFIIS N-terminal domains (TNDs). Dalam studi saat ini, para peneliti memperluas studi TND dan menemukannya di banyak protein lain.

“Ke mana pun kami melihat, kami menemukan domain ini, khususnya dalam mesin yang mengatur pemanjangan transkripsi, salah satu langkah pertama ekspresi gen di semua sel manusia. Pemanjangan transkripsi adalah proses seluler kompleks yang melibatkan banyak protein berbeda yang bekerja bersama,” kata penulis pertama Dr. Katerina Cermakova, seorang rekan postdoctoral di lab Hodges. “Kami menemukan bahwa TND adalah elemen struktural yang paling kaya dalam semua faktor pemanjangan transkripsi. Setelah Anda mencarinya, Anda menemukan bahwa semua kompleks protein penting yang terlibat dalam pemanjangan transkripsi memiliki TND atau mengikat protein yang memilikinya.”

Pekerjaan sebelumnya menyarankan kepada para peneliti bahwa TND bertindak seperti platform docking untuk wilayah protein lain, khususnya untuk porsi kecil protein tidak terstruktur yang dikenal sebagai motif interaksi TND (TIMs).

Protein memiliki segmen dengan struktur 3-D yang terorganisir dengan baik, tetapi banyak juga yang memiliki segmen yang tidak memiliki organisasi tersebut. Daerah yang tidak teratur atau tidak terstruktur ini seringkali berfungsi.

“Satu hal yang luar biasa tentang daerah yang tidak terstruktur ini adalah perilakunya yang tidak biasa sebagai molekul,” kata penulis koresponden Dr. Vaclav Veverka, ahli biologi struktural dan pemimpin kelompok di Institut Kimia Organik dan Biokimia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko (IOCB Prague). “Bayangkan sebuah TIM sebagai seutas tali yang longgar di salah satu ujungnya dan bergerak seolah-olah ditiup angin topan. Tetapi ketika ia menemukan pasangan TND-nya, senar itu meringkuk dan berpegangan erat pada TND agar tetap dekat.” Para peneliti menunjukkan keterikatan ini memainkan peran penting dalam tahap awal ekspresi gen.

“Kami pertama kali menentukan bahwa TND dan TIM terikat bersama dalam jenis eksperimen ‘tabung uji’, tetapi sangat menarik untuk melihat bahwa mereka mengikat satu sama lain dalam sel hidup, memvalidasi relevansi pengamatan kami dalam sistem kehidupan,” kata Cermakova. “Kami juga menentukan bahwa interaksi TND-TIM sangat spesifik.”

“Saya terkejut melihat bahwa IWS1, protein yang sebelumnya dianggap sebagai pemain sekunder dalam mesin pemanjangan transkripsi, bertindak sebagai pengatur utama dari faktor-faktor ini,” kata Hodges, anggota Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center di Baylor.

“Kami menemukan bahwa IWS1 menggunakan interaksi TND-TIM khusus untuk mengoordinasikan aktivitas banyak regulator transkripsi secara bersamaan, membuatnya tampak seperti konduktor pada simfoni yang membuat semua faktor bekerja secara harmonis dan berdekatan,” kata Veverka.

Tim juga mengeksplorasi konsekuensi dari mengganggu satu wilayah protein tidak terstruktur pada harmoni proses perpanjangan transkripsi.

“Ratusan gen dengan fungsi penting diubah ketika kami mengganggu bahkan satu wilayah tidak terstruktur,” kata Hodges. “Langkah pertama ekspresi gen dimulai, tetapi dihentikan sementara dan tidak dapat diselesaikan, mencegah ekspresi gen yang efisien.”

Studi ini menyoroti peran yang kurang dihargai dari interaksi protein yang tidak teratur sebagai orkestra utama dalam ekspresi gen dan fungsi biologis kompleks lainnya. Temuan ini juga dapat berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang penyakit seperti kanker, infeksi virus, gangguan perkembangan saraf, dan kondisi lain yang berpotensi mengganggu faktor-faktor ini. TND dan TIM dapat mewakili target baru yang penting untuk perawatan yang lebih baik untuk kondisi ini.

Kontributor lain untuk pekerjaan ini termasuk Jonas Demeulemeester, Vanda Lux, Monika Nedomova, Seth R. Goldman, Eric A. Smith, Pavel Srb, Rozalie Hexnerova, Milan Fabry, Marcela Madlikova, Magdalena Horejsi, Jan De Rijck, Zeger Debyser dan Karen Adelman. Penulis berafiliasi dengan satu atau lebih institusi berikut: Baylor College of Medicine, Czech Academy of Sciences, KU Leuven di Belgia, Harvard Medical School, University of Texas MD Anderson Cancer Center, Rice University dan Charles University di Republik Ceko .

Posted By : keluaran hk hari ini 2021