Таинственные "темные" белки, которые возможно играют большую роль в биологии

Тысячи "темных" белков были переклассифицированы в пептидеины и добавлены в базы данных в качестве новой категории.

По текущим оценкам, геном человека содержит около 20 000 генов, которые содержат инструкции по созданию работающих белков. Однако некоторые ученые говорят, что могут существовать еще тысячи "темных белков", которые играют неизвестную, но потенциально важную роль в клетках. Эти белки и гены, которые их кодируют, были исключены из баз данных известных человеческих генов и белков. В результате недавнего исследования, опубликованного в журнале Nature, тысячам этих молекул, кодируемых геномом человека, было присвоено официальное новое название — пептидеины — и они были включены в основные базы данных по генам и белкам. Ученые считают, что этот ребрендинг привлечет столь необходимое внимание и усилия к изучению роли пептидов в клетках. Некоторые из них связаны с заболеваниями, включая детский рак, а также с основными клеточными функциями.

Роль большинства пептидеинов неизвестна, хотя есть некоторые свидетельства того, что многие пептидеины — ранее называемые микропротеинами или неканоническими, "темными" белками - являются побочными продуктами жизнедеятельности клеток без четкой функции. “Это большой прорыв”, - считает Кристоф Дитрих, биоинформатик из Гейдельбергского университета, Германия. “Эти микропротеины способны по-настоящему поднять новую волну исследований”.

Темные белки, как правило, имеют очень короткую аминокислотную длину и не имеют эволюционных родственников в других организмах, что является одной из причин, по которой они были исключены из баз данных генов и протеомов, кодирующих белки. Во многих случаях они кодируются генами, которые очень близки к известным генам, кодирующим белки, а в некоторых случаях и перекрываются с ними. Авторы статьи - группа ученых под названием "Консорциум TransCODE" проанализировала экспериментальные данные о тысячах потенциальных темных белков. Начав со списка из 7264 последовательностей ДНК, предположительно кодирующих темные белки, консорциум обнаружил, что только 15 из них имеют достаточную экспериментальную поддержку, чтобы быть включенными в официальные каталоги генов, кодирующих белки.

В клетках можно было обнаружить тысячи других молекул, но их функции были почти полностью неизвестны. “Пептидеин состоит из аминокислот, но мы не знаем, как он функционирует. На данный момент мы не обязательно знаем, выполняет ли он какую-либо функцию, но мы знаем, что он существует”, - поясняет член консорциума Джонатан Мадж, биоинформатик, который работает с базой данных генов, кодирующих белки, GENCODE в Европейском институте биоинформатики. GENCODE и другие базы данных создают новую категорию пептидов. Мадж говорит, что это должно помочь в разработке того, что они делают, привлекая внимание других ученых. По словам Маджа, около десяти последовательностей, которые, как ранее считалось, кодируют темные белки, были внесены в официальные списки генов, кодирующих белки. По мере накопления доказательств он ожидает, что в список будет добавлено больше пептидов.

По мнению Маджа, некоторые "канонические" белки также, вероятно, будут переклассифицированы в пептидеины, во многом так же, как открытие тысяч карликовых планет, вращающихся вокруг Солнца, заставило астрономов переклассифицировать то, что ранее считалось планетами. “Это очень важное исследование и действительно фундаментальная работа, которая закладывает основу для более функционального изучения этого нового класса генов”, - отмечает молекулярный биолог Сюэбин Ву. Но он предполагает, что более тщательное изучение покажет, что некоторые — но не все — пептидеины являются побочными продуктами клеточного механизма производства белков, а не независимыми участниками процесса. Его группа обнаружила, что многие из них быстро разлагаются.

В последней работе исследователи обнаружили признаки того, что более 50 пептидеинов каким-то образом необходимы клеткам. Предыдущее исследование показало, что пептидеины могут быть важными факторами развития некоторых видов рака, включая агрессивный рак головного мозга, поражающий детей, и иметь решающее значение для работы сердца.