Нарушение работы Per2 uORF нарушает амплитуду циркадных ритмов (слева) и снижает сон у мышей (справа). Фото: Артур Миллиус и др., Циркадное профилирование рибосом раскрывает роль открытой рамки считывания периода 2 во сне, Труды Национальной академии наук США, CC BY
Циркадные ритмы, внутренние биологические часы, которые регулируют нашу повседневную деятельность, необходимы для поддержания здоровья и благополучия. Хотя роль транскрипции в этих ритмах хорошо известна, новое исследование проливает свет на решающую важность посттранскрипционных процессов. <р> <р>Исследование под названием «Циркадное профилирование рибосом раскрывает роль открытой рамки считывания Period2 во сне», опубликованное в PNAS, переопределяет наше понимание того, как процессы трансляции и посттранскрипции влияют на внутренние часы организма и его влияние на режим сна.
Время решает все
Используя профилирование рибосом, исследовательская группа изучила время связывания рибосом в зависимости от пиковых уровней белка и РНК. Они обнаружили существенные различия во времени этих процессов, что указывает на сложный посттрансляционный контроль выработки циркадных белков.
“Мы опирались на нашу предыдущую работу, чтобы точно определить уровень циркадных белков у мышей, содержащихся в постоянной темноте в течение 24 часов, что позволяет контролировать мешающее воздействие света”, – говорит соответствующий автор Хироки Уэда. <р>«Используя профилирование рибосом, я хотел посмотреть, как связывание рибосом с РНК связано со временем, когда эти белки фактически были созданы. И, пытаясь ответить на этот основной вопрос о времени, мы обнаружили, что рибосомы связывают расположенную выше открытую рамку считывания в Периоде 2. которые изменили амплитуду циркадных ритмов и нарушили сон у мышей», — добавляет ведущий автор Артур Миллиус.
uORF: молчаливые регуляторы высказываются
Исследователи обнаружили множество открытых рамок считывания (uORF) в 5'-нетранслируемой области циркадных мРНК, которая является частью РНК перед так называемой «кодирующей последовательностью», которая транслируется рибосомами в белок. Эти uORF были связаны со снижением связывания рибосом в основной кодирующей последовательности и снижением экспрессии репортера в различных циркадных анализах, протестированных исследователями, что предполагает роль uORF в формировании экспрессии циркадных белков.
“Около половины генов у мышей и людей имеют по крайней мере одну uORF, – объясняет Дмитрий Перрин, биоинформатик команды, – но особенно интересно, что около 75% генов, связанных с циркадными ритмами, имеют uORF, а это означает, что циркадные ритмы ритмы особенно чувствительны к этому типу посттранскрипционной регуляции».
Мутация uORF Per2 и сон
Мутация uORF в основном часовом гене Period2 (Per2) дала интригующие результаты. Он увеличил экспрессию мРНК Per2, одновременно значительно сократив общую продолжительность сна у мышей, особенно во время переходов между светом и темнотой. <р>«Наши данные о сне показывают, что нарушение uORF может иметь физиологическое воздействие на поведение мышей, что показывает, что вам не обязательно мутировать белок, чтобы добиться эффекта», — объясняет Рикухиро Ямада, который проанализировал фенотип мышей с помощью лабораторного устройства для быстрого сна. система.
«Мы выполнили профилирование рибосом на мутантных мышах Per2 uORF, и хотя связывание рибосом у мутантных мышей было усилено, самым удивительным было увеличение уровней мРНК Per2», — продолжает Артур Миллиус. «Мы думали, что uORF в первую очередь повлияют на трансляцию мРНК, но оказалось, что они также могут вызвать реакцию деградации РНК, подобную распаду, опосредованному нонсенсом». <р>Белок PER2 находится в центре тормозной обратной связи, лежащей в основе молекулярных механизмов, контролирующих циркадные ритмы, но его значение выходит за рамки простой регуляции сна.
Экспрессия Per2 дерегулируется при раке молочной железы, снижается у пациентов с острым миелолейкозом, а нарушение экспрессии Per2 приводит к онкогенезу у мышей. Таким образом, понимание посттранскрипционных процессов, которые формируют экспрессию Per2, имеет широкомасштабные последствия для различных областей, включая циркадные ритмы и медицину, и может дать новое понимание того, как рак нарушает нормальную циркадную программу клетки, или помочь улучшить лекарства с помощью зависящих от времени препаратов. терапевтическая эффективность.
Дополнительная информация: Артур Миллиус и др., Циркадное профилирование рибосом раскрывает роль восходящей открытой рамки считывания Period2 во сне, Труды Национальной академии наук (2023 г.). DOI: 10.1073/pnas.2214636120
Информация журнала: Труды Национальной академии наук
Предоставлено Университетом Осаки
