Tokom sinteze proteina, ili translacije, genetske informacije transkribovane u ćelijskoj mRNK usmeravaju nizanje aminokiselina — građevnih blokova proteina. Dok se mašina za prevođenje vrti duž niza nukleotida koji čine mRNK, prepoznaje ih u grupama od tri, koje se nazivaju kodoni. Svaki kodon odgovara određenoj aminokiselini.
Određeni kodoni govore mašini za prevođenje gde da počne i da se zaustavi. Ali ponekad, poput nevaljanog vozača koji preskoči crveno svetlo, mašinerija preskoči stop kodon i na kraju proizvodi duži protein od planiranog. Ovo se zove čitanje stop kodona.
„Zbog tog dodatnog dodatka, protein može imati drugačiju lokalizaciju, drugačiju stabilnost, čak može imati i drugačiju funkciju“, objašnjava Sandeep Esvarappa, vanredni profesor na Odeljenju za biohemiju (BC), Indijski institut za nauku (IISc).
U studiji objavljenoj u časopisu Journal of Cell Science, Esvarapin tim se fokusirao na gen koji kodira protein nazvan FEM1B. Oni pokazuju kako čitanje mRNA FEM1B igra ključnu ulogu u ćelijskom ciklusu, sa implikacijama na proliferaciju ćelija raka i rast tumora.
Protein FEM1B je deo kompleksa koji označava druge proteine za degradaciju. Njegov posao je da obezbedi da su pravi proteini označeni. Kompleks cilja na ključne proteine uključene u mnoge ćelijske procese – jedan od njih je ćelijski ciklus, kako bi se proverilo koliko se ćelije razmnožavaju.
U studiji, istraživači su otkrili da čitanje stop kodona uzrokuje da mašinerija za prevođenje napravi dužu i nestabilniju verziju FEM1B. Ironično, ovo označava samu FEM1B degradaciju, što dovodi do smanjenog nivoa proteina. Tim je otkrio da specifična nukleotidna sekvenca na zadnjem kraju gena FEM1B usmerava ovo čitanje.
Tim je tada postao radoznao kako će to uticati na rast ćelija raka – obeležje smrtonosne bolesti je nekontrolisana proliferacija ćelija. U laboratorijski uzgojenim ćelijskim linijama raka, primenili su CRISPR-Cas9 sistem—obično korišćene „molekularne makaze“—da bi uklonili sekvencu koja pokreće čitanje sa gena FEM1B.
Sprečavanje čitanja dovelo je do povećanih nivoa proteina FEM1B—i samim tim povećane degradacije ciljnih proteina—i odloženog ćelijskog ciklusa. To je uzrokovalo da se ćelije raka manje razmnožavaju.
„Ovo je bilo iznenađujuće, jer je donelo klinički značaj ovoj studiji“, kaže glavni autor dr Noor Akhtar, integrisani dr. student u Esvarapinoj laboratoriji. Tim je zatim ubrizgao ćelijske linije raka sa defektnim očitavanjem u model miševa i otkrio da posledični tumori rastu sporije.
Udubljujući se u javno dostupne skupove podataka pacijenata obolelih od raka kod ljudi, istraživači su takođe otkrili da je veća ekspresija gena FEM1B u korelaciji sa povećanom verovatnoćom preživljavanja, što je bilo u skladu sa njihovom hipotezom.
Kada su pogledali evoluciju gena FEM1B, shvatili su da se čini da se proces čitanja nalazi posebno kod ljudi i šimpanzi. Oni misle da je do ovog kvara moglo doći usled umetanja jednog nukleotida nizvodno od prvog stop kodona – male promene koja se dogodila pre oko 10 miliona godina, kada su se ljudi i šimpanze odvojili od drugih primata.
Ovo bi mogao biti jedan od faktora koji je doprineo povećanju osetljivosti na rak kod ljudi u poređenju sa drugim primatima, spekulišu autori.
Esvarapin tim je još uvek zbunjen kako se tačno dešava čitanje stop kodona. Oni žele da zakuvaju uključenu molekularnu mašineriju, što će pomoći da svaki terapijski pristup bude konkretniji. On dodaje: „Ako znamo mehanizam, možemo ciljati i regulisati proces čitanja, što bi zauzvrat moglo pomoći u kontroli progresije tumora.“
