Геном человека содержит около 3,3 миллиардов пар оснований ДНК, хотя известно, что лишь немногим более 1% из них используются для кодирования белков. Ещё около 20% генома регулируют эти белок-кодирующие гены и модифицируют синтезированный ими продукт с различными целями. Но как именно это происходит? Междисциплинарной группе исследователей под руководством профессора Михаэля Заттлера (Michael Sattler) из центра Гельмгольца в Мюнхене удалось приблизиться к пониманию процесса.
Известно, что главное различие между полами большинства двуполых организмов определяется наличием двух одинаковых половых хромосом у гомогаметного пола и лишь одной аналогичной хромосомы у гетерогаметного. В случае млекопитающих (в т. ч. человека) и большинства насекомых (кроме чешуекрылых) это две X-хромосомы у женских особей и лишь одна X-хромосома у мужских. Женский пол человека и мухи-дрозофилы, часто используемой генетиками в качестве животной модели, определяется парой хромосом XX, мужской — XY. Это значит, что у женщин есть два источника генов, закодированных на X-хромосоме, а у мужчин только один.
Чтобы компенсировать такое положение дел, имея лишь одну X-хромосому, мужские особи должны увеличить вдвое экспрессию закодированных на ней генов. Это явление получило название дозовой компенсации. Инструментом увеличения данной экспрессии служит мужской секс-специфический летальный белок msl2. Однако у самок X-хромосом две, т. е. удвоения экспрессии закодированных на них генов не требуется. Более того, трансляция msl2, удваивающего эту экспрессию, могла бы иметь для самки фатальные последствия. Чтобы их избежать, имеющийся у женских особей секс-летальный белок Sxl связывает матричную РНК (мРНК) msl2 в Unr-участках (участках Upstream-of-N-ras, т.е. находящихся непосредственно перед геном N-ras), ингибируя (подавляя) трансляцию msl2. У мужских особей активные копии Sxl отсутствуют.
В основных чертах механизм дозовой компенсации известен давно. Однако не было понятно, как именно происходит взаимное распознавание Sxl-Unr-комплекса и одноцепочечной мРНК, отвечающей за трансляцию msl2.
Исследователи из группы Заттлера, используя рентгеновскую кристаллографию, ЯМР-спектроскопию и данные малоуглового рентгеновского и нейтронного рассеяния, сумели увидеть этот процесс в деталях (на примере генома мухи-дрозофилы) и построить его трёхмерную модель. Они обнаружили конкретные секции кода белков, позволяющие Sxl выявлять необходимую РНК и связываться с ней конкретным образом.
Исследователи отмечают, что данный способ молекулярного распознавания РНК и сближения с ней способен работать и с другими сложными белками и может быть распространён на все высшие организмы. Он также может оказаться причиной некоторых индуцируемых белками заболеваний у млекопитающих.
Изучая трёхмерную структуру механизмов связывания белков с мРНК, учёные надеются понять, какие вариации приводят к аутоиммунным заболеваниям (таким, например, как системная красная волчанка), и научиться эффективно лечить их.
