Транскрипционная амплификация

В генетике транскрипционная амплификация — это процесс, при котором общее количество молекул матричной РНК (мРНК) из экспрессируемых генов увеличивается во время болезни, развития или в ответ на стимулы.

В эукариотических клетках транскрибирующая активность РНК-полимеразы II приводит к образованию мРНК. Транскрипционная амплификация определяется как увеличение количества экспрессируемых мРНК в расчете на клетку. Транскрипционная амплификация вызывается изменениями количества или активности белков, регулирующих транскрипцию.

Экспрессия генов регулируется многочисленными типами белков, которые напрямую или косвенно влияют на транскрипцию РНК-полимеразой II. В отличие от транскрипционных активаторов или репрессоров , которые избирательно активируют или подавляют определенные гены, усилители транскрипции действуют глобально на экспрессируемые гены.

Было охарактеризовано несколько известных регуляторов транскрипционной амплификации, включая онкоген Myc , ^{[1] [2]} белок синдрома Ретта MECP2 , [ ^3] и белок бромодомена BET BRD4 . ^[4] В частности, белок Myc усиливает транскрипцию, связываясь с промоторами и энхансерами активных генов, где он напрямую рекрутирует фактор удлинения транскрипции P-TEFb . Кроме того, белок BRD4 является регулятором активности Myc.

Обычно используемые эксперименты по экспрессии генов исследуют экспрессию одного гена ( qPCR ) или многих генов ( микрочип , RNA-Seq ). Эти методы обычно измеряют относительные уровни мРНК и используют методы нормализации , которые предполагают, что только небольшое количество генов показывает измененную экспрессию. ^[5] Напротив, для выявления транскрипционной амплификации требуются нормализованные абсолютные измерения распространенности мРНК по отдельным клеткам или количеству клеток. ^[6] Кроме того, глобальные измерения мРНК или общей мРНК на клетку также могут обнаружить доказательства транскрипционной амплификации. ^{[7] [8]}

Клетки, в которых транскрипция была усилена, имеют дополнительные признаки, указывающие на то, что амплификация произошла. Клетки с повышенным уровнем мРНК могут быть крупнее, что соответствует повышенному содержанию генных продуктов. Это увеличение количества генных продуктов может привести к уменьшению времени удвоения.

Транскрипционная амплификация была связана с раком, ^{[9] [10]} синдромом Ретта, ^[11] сердечными заболеваниями, ^[12] синдромом Дауна, ^[13] и клеточным старением. ^[14] При раке транскрипционная амплификация, управляемая Myc, как утверждается, помогает опухолевым клеткам преодолевать ограничения скорости роста и пролиферации. ^[15] Известно, что препараты, нацеленные на транскрипцию или механизм обработки мРНК, особенно эффективны против моделей опухолей, управляемых Myc, ^{[16] [17],} что предполагает, что подавление транскрипционной амплификации может иметь противоопухолевые эффекты. Аналогичным образом, малые молекулы, нацеленные на белок бромодомена BET BRD4, который активируется при сердечной недостаточности, могут блокировать сердечную гипертрофию в мышиных моделях. ^{[18] [19]} При синдроме Ретта, который вызван потерей функции транскрипционного регулятора MeCP2, было показано, что MeCP2 специфически усиливает транскрипцию в нейронах, а не в нейрональных предшественниках. ^[20] Восстановление MeCP2 устраняет симптомы заболевания, связанные с синдромом Ретта ^{[21] [22]}