Когда говорят, что ген работает в клетках по-разному, обычно имеют в виду различия его экспрессии — процесса, в котором информация гена реализуется в виде функции. Например, в клетке одного типа может обнаруживаться больше РНК определённого гена, чем в клетке другого типа.
Почти все клетки человека содержат одинаковые гены, но наличие гена не означает, что его экспрессия в них одинакова. Разберём это на условном примере и выясним, какой вывод можно сделать из сравнения количества РНК.
Что такое экспрессия гена
Экспрессия гена — это процесс, в котором информация, закодированная в гене, реализуется в виде функции. При считывании гена образуются молекулы РНК. Одни из них несут информацию для создания белка, а другие выполняют функции, не кодируя белок. Поэтому экспрессию нельзя свести только к получению белка. Национальный институт исследований генома человека описывает оба варианта.
Выражение «ген работает» само по себе не уточняет, что именно сравнивают. Точнее назвать продукт: например, сказать, что в одной клетке обнаружено больше РНК данного гена, чем в другой.
Почему наличие гена не означает одинаковой работы
Почти все клетки человека содержат одинаковые гены, но картины экспрессии в них различаются. Оговорка «почти» важна: это обобщение не относится без исключения к каждой клетке. Подробнее о различиях экспрессии рассказывает материал о транскриптоме.
Наличие гена отвечает на вопрос, присутствует ли он в клетке. Экспрессия относится к другому вопросу: как информация этого гена реализуется в виде функции. Она регулируется и может различаться в зависимости как от типа клетки, так и от условий. Поэтому одного знания о наличии гена недостаточно, чтобы утверждать, что его экспрессия в клетках одинакова. О роли типа клетки и условий говорится в определении экспрессии гена.
Как сравнить условные уровни экспрессии
Транскрипты — это молекулы РНК, полученные при считывании гена. В зависимости от метода их можно подсчитать и использовать этот подсчёт для оценки экспрессии гена в клетке или ткани, как поясняет материал Национального института исследований генома человека.
Рассмотрим условный учебный пример, а не результат измерения. Числа не относятся к конкретному гену или типам клеток. В клетках типов А и Б присутствует один и тот же ген. Допустим, при одинаковых условиях подходящий метод обнаружил следующее:
| Клетка | Обнаруженные транскрипты гена |
|---|---|
| А | 10 |
| Б | 2 |
В этом примере в клетке А обнаружено в пять раз больше транскриптов гена, чем в клетке Б. При этом ген присутствует в обеих клетках: разница в количестве обнаруженных транскриптов не означает, что в клетке Б гена нет.
Условия сравнения здесь заданы одинаковыми, а метод по условию подходит для подсчёта. Пример помогает понять смысл сравнения, но не показывает результат исследования конкретных клеток.
Что уровень РНК не позволяет заключить
Подсчёт транскриптов не является прямым измерением количества белка. Если речь идёт о матричной РНК, или мРНК, которая несёт информацию для создания белка, различие её уровней между типами клеток нельзя автоматически переносить на соответствующее различие уровней белка.
Даже если предположить, что в примере подсчитана мРНК, нельзя заключить, что соответствующего белка в клетке А тоже в пять раз больше. После образования РНК действуют дополнительные механизмы регуляции, а измерения содержат шум. К осторожности при таком переносе призывают авторы анализа данных по тканям человека. Для РНК, которая выполняет функцию и не кодирует белок, вопрос о количестве соответствующего белка не подходит.
Как проверить своё понимание
Вернитесь к примеру и попробуйте ответить своими словами:
- Почему наличие одного и того же гена в клетках А и Б не требует одинакового количества его РНК?
- Что можно сказать об обнаруженных транскриптах в примере?
- Почему из их количества нельзя автоматически вывести такое же различие количества белка?
Проверьте формулировку вывода: в клетке А обнаружено в пять раз больше транскриптов данного гена, чем в клетке Б. Это вывод о РНК в условиях примера, а не утверждение о том, сколько белка образовалось.
