Коллектив ученых из Института биоорганической химии РАН обнаружил новые подробности особенностей экспрессии человеческого гена PIWIL2, который позволит создать диагностический маркер для определения герминогенной опухоли яичка. Результаты исследования свидетельствуют о взаимозаменяемости «помощников» PIWIL2: промотор этого гена также способен выполнять функцию энхансера экспрессии другого гена. Работа, опубликованная в журнале PLoS ONE, расширяет фундаментальные знания в этой области.

Рак яичка возникает в возрасте 20–40 лет, является самой «молодой» опухолью и составляет примерно 2% всех новообразований у мужчин. Изучение экспрессии (процесса преобразования в РНК и белок) гена PIWIL2 позволит создать диагностический маркер для определения одного из двух видов герминогенной опухоли яичка.

Регуляция экспрессии генов — сложный и многоуровневый процесс, включающий множество участников: промоторы, энхансеры, транскрипционные факторы, модификации хроматина и пространственная организация ядра. Для правильной работы гена необходима слаженная работа каждого звена и их взаимодействие. Так, промоторы (последовательности нуклеотидов ДНК, которые узнает РНК-полимераза), дают старт процессу транскрипции, энхансеры (участки ДНК, связанные с факторами транскрипции), привлекают полимеразу в область промотора, а химическая модификация и нужная пространственная организация хроматина создают все необходимые условия для хода транскрипции. Нарушение какого-либо этапа может остановить процесс экспрессии, что потенциально может стать причиной тяжелых заболеваний.

Последние исследования в области регуляции транскрипции указывают на тот факт, что в некоторых случаях участники экспрессии могут менять ролями: энхансеры — выступать в роли промоторов и наоборот.

«Нашей группе удалось предоставить многочисленные подтверждения этой гипотезы на примере человеческого гена PIWIL2», — рассказывает Юлия Скворцова, младший научный сотрудник Группы геномного анализа сигнальных систем клетки Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова (ИБХ) РАН, первый автор статьи. — «Белковый продукт гена PIWIL2 является одним из ключевых участников piRNA/PIWI системы, отвечающей за контроль экспрессии генетических элементов при сперматогенезе».

Исследователи предположили и смогли экспериментально доказать, что альтернативный промотор этого гена, располагающийся в экзоне 7 (участке ДНК, кодирующем информацию о белке), тоже может являться энхансером для гена PHYHIP, находящегося на расстоянии 60 тысяч пар оснований.

«Суммируя данные исследования, мы пришли к выводу, что переключение функций энхансер/промотор может влиять как на иРНК, так и белковую экспрессию некоторых генов, что значительно расширяет наше понимание такого фундаментального процесса, как регуляция экспрессии генов», — заключает София Кондратьева, аспирант Лаборатории структуры и функций генов человека ИБХ РАН, один из авторов статьи.

Исследование Юлии, Софии и их коллег расширит наши представления о работе гена PIWIL2. Белковый продукт этого гена в перспективе может использоваться как диагностический маркер для определения одного из двух видов герминогенной опухоли яичка, отличающихся подходом к лечению и прогнозом для больного.