Гены взаимодействуют в сложных сетях, которые управляют клеточными процессами, так же, как люди подключаются к социальной сети через отношения. Исследователи теперь открывают, как биологические сети меняются и перестраиваются при раке. В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Genome Research, ученые проанализировали генетические сети микроРНК в опухолях, пролив свет на то, как взаимодействия при болезни идут наперекосяк.
МикроРНК (миРНК) – это короткие молекулы РНК, кодируемые геномами растений, животных и вирусов, которые вызывают значительный интерес благодаря своей способности регулировать экспрессию генов. Многие важные биологические процессы регулируются miRNA, и недавние данные показали, что изменения в экспрессии miRNA участвуют в развитии опухолей человека и метастазировании.
Исследования роли miRNA в развитии рака до сих пор в основном были сосредоточены на функции и экспрессии отдельных miRNA, но функция miRNA более сложна и взаимосвязана. "МикроРНК всегда считались одиночными, как правило, не связанными друг с другом в мире miRNA," сказал исследователь Университета штата Огайо Карло Кроче. "Мы мало знали о том, как взаимодействуют миРНК."
Поскольку одна miRNA, вероятно, регулирует множество генов, а каждый ген-мишень может регулироваться более чем одной miRNA, Croce и международная группа его коллег предположили, что для улавливания сложных паттернов экспрессии miRNA при раке система должна быть думал как "социальная сеть" который координирует тонкий баланс генной регуляции.
Кроче объяснил, что в здоровых тканях miRNA связаны в сети, а разные типы клеток имеют разные сетевые связи. При раке вполне вероятно, что нормальные сетевые взаимодействия были нарушены или перенастроены, что способствует развитию болезни.
Группа проанализировала паттерны уровней экспрессии miRNA в большом наборе образцов нормальных и злокачественных тканей, картируя группы miRNA, демонстрирующие очень связанные паттерны экспрессии. Как только отношения были обнаружены, они могли построить генетическую сеть, выявляющую наиболее тесно связанные миРНК, называемую "узлы."
При сравнении сетей miRNA, построенных из нормальных тканей, с сетями, построенными из образцов опухолей, команда Кроче обнаружила случаи, когда сети miRNA были перепрограммированы при раке. В некоторых случаях они обнаружили, что сильно связанные хабы miRNA менялись между раковыми и нормальными тканями.
Они также выявили еще более экстремальные случаи изменений опухолевой сети. "Группы miRNA идут наперекосяк и вообще выходят из “ социальной сети ”," Кроче сказал. "При солидном раке может быть несколько или более групп таких неправильно функционирующих miRNA, тогда как при лейкозах мы обнаружили только одну или две группы." Что-нибудь из этого "асоциальный" miRNA играют хорошо известную роль в развитии рака, но другие роли до сих пор не принимались.
Эта работа особенно важна тем, что были обнаружены новые гены рака с использованием стратегии, основанной на отношениях, а не на повышении или понижении регуляции экспрессии. "Обнаруженные нами miRNA теперь могут быть использованы в качестве мишеней для разработки лекарств," Кроче добавил, "или определить белки-кандидаты, которые, в свою очередь, регулируют."