Ученые обнаружили более 1700 «темных» белков, скрытых в клетках человека

Фото из открытых источников

Новое исследование выявило ранее скрытый слой человеческого генома. Международная группа исследователей обнаружила доказательства того, что более 1700 «темных» белков, фундаментальных строительных блоков организма, производятся из участков генома, которые обычно не считаются обладающими подобными биологическими механизмами. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Эти крошечные белкоподобные молекулы не совсем типичны для белков. Многие из них настолько малы или необычны, что исследователи выделили их в отдельную категорию.

«Используя новые методы, мы дали название обнаруженному нами явлению, увидели в нем потенциал для дальнейших исследований, формально определили его и сделали доступным для других исследователей», — говорит Себастиан ван Хееш из Центра принцессы Максимы в Нидерландах.

Долгое время считалось, что лишь небольшая часть нашей ДНК содержит гены, управляющие производством белков, выполняющих различные функции в организме. Подавляющее большинство генома считалось «мусорной» ДНК, не играющей никакой реальной роли.

В последние годы научное понимание этой темы значительно продвинулось. Было обнаружено, что этот ранее игнорируемый ландшафт ДНК содержит обширный набор переключателей и регуляторов, воздействующих на обычные гены, — иногда его называют «темным геномом».

«Мы вступаем в особенно захватывающий этап в биологии», — говорит Норберт Хюбнер из Центра Макса Дельбрюка в Германии.

Это последнее исследование дополняет доказательства того, что «темный геном» не просто выступает в роли модификатора, но и фактически производит «темный протеом» — белки, но не в традиционном понимании этого слова.

«Мы знаем, что нынешний обзор известных белков не отражает полной картины», — говорит ван Хееш. «В этом исследовании мы показываем, что тысячи ранее незамеченных генетических последовательностей вносят вклад в так называемый «темный протеом», образуя новый класс белкоподобных молекул — микропротеины, — которые ранее оставались незамеченными».

Для этого открытия потребовались значительные усилия.

Исследователи начали с составления списка из 7264 потенциальных участков ДНК, известных как неканонические открытые рамки считывания (ncORF).

В предыдущем исследовании эти регионы были определены как потенциально связанные с синтезом белков, но оставалось неясным, сколько из них фактически производило обнаруживаемые молекулы.

В результате углубленного анализа 3,7 миллиардов точек данных, собранных в ходе 95 520 отдельных экспериментов, на обработку которых, по сообщениям, потребовалось около 20 000 часов вычислительного времени, исследователи идентифицировали 1785 микропротеинов.

«Это был особенный момент, когда мы поняли: это действительно нечто новое!» — говорит ван Хеш.

Лишь немногие из этих тёмных белков действительно похожи на обычные; многие из них гораздо меньше по размеру.

Исследователи дали им новое название — «пептидины», указывая на их неоднозначность (пептиды — это короткие фрагменты белков). Возможно, они функционируют как обычные белки, но на данный момент неясно, для чего предназначена большая их часть.

«Мы только начинаем понимать, что может предложить этот скрытый протеом», — говорит Джон Пренснер, детский нейроонколог из Мичиганского университета. «Это как трейлер к фильму. Мы видим очертания революционного взгляда на биологию человека».

Более ранняя версия этого исследования была опубликована в 2024 году. С тех пор команда остановилась на термине пептидин — микропротеины или «темные» белки, которые могут трансформироваться в настоящие белки, — и идентифицировала один конкретный пептидин, выполняющий определенную функцию.

Этот тёмный белок, продуцируемый геном OLMALINC, ранее считавшимся некодирующим, по-видимому, связан с выживаемостью раковых клеток. Когда исследователи деактивировали его в лабораторных условиях, раковые клетки стали с трудом расти.

Это не только доказывает, что пептидины могут быть функциональными, подобно обычным белкам, но и предполагает, что они могут стать полезным компонентом в будущих методах лечения заболеваний.

«Мы невероятно рады тому, что в ближайшие годы откроются новые возможности для решения проблем и лечения таких человеческих болезней, как рак», — говорит Пренснер.

До этого еще далеко – сначала необходимо провести гораздо больше исследований этих пептидинов, – но потенциал есть. И, похоже, наша ДНК гораздо более активна и функциональна, чем считалось ранее.

«Открытие сотен пептидинов позволяет увидеть обширный и ранее игнорируемый слой генома и значительно расширяет известные данные о протеоме», — говорит Хюбнер. «Понимание их роли может изменить подход к изучению заболеваний человека, включая сердечно-сосудистые расстройства, и может открыть совершенно новые терапевтические возможности».