Открытие ключевой роли белка Serrate в процессах РНК может улучшить лечение болезней у людей и растений
Исследователи Texas A&M AgriLife обнаружили перспективную мишень для контроля экспрессии генов и других клеточных процессов, что может привести к прогрессу в устойчивости сельскохозяйственных культур и понимании некоторых человеческих болезней.
Эта мишень связана с регуляцией РНК. Нарушения в этой регуляции у людей часто связаны с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, а также со многими видами рака. С другой стороны, улучшение определённых процессов производства РНК может привести к новым методам лечения и повышению устойчивости растений.
Группа исследователей под руководством Сиурена Чжана (Xiuren Zhang, Ph.D.) изучила, как процессы, связанные с РНК, координируются внутри клеток. Их исследование, опубликованное в Nature Cell Biology, показывает, что белок Serrate связывает модификацию РНК и производство микроРНК — две важнейшие клеточные функции — ранее неизвестным способом.
"Мы обнаружили, что определённые процессы РНК влияют друг на друга, а не работают изолированно", — сказал Чжан. — "Это новое понимание может позволить нам более точно регулировать экспрессию генов для применения в растениеводстве и здравоохранении".
Роль РНК в здоровье растений и человека
РНК играет критическую роль в клетке: от передачи генетического кода до регуляции экспрессии генов. Производство РНК требует точности, и здесь важны модификации РНК.
"Модификации РНК можно сравнить со знаками препинания в предложении", — пояснил Чжан. — "Они могут действовать как восклицательный знак, чтобы подчеркнуть инструкции, как запятая для паузы или даже как точка, чтобы остановить использование некоторых РНК".
Роль Serrate в модификации РНК
Исследователи изучили самый распространённый тип модификации — N6-аденозин метилирование (m6A-модификация). Уровни m6A на матричной РНК (мРНК) влияют на урожайность риса и кукурузы, а также на устойчивость растений к вирусным инфекциям.
Команда обнаружила, что белок Serrate взаимодействует с молекулярной машиной, ответственной за m6A-модификацию, предотвращая спутывание её неструктурированной части и повышая эффективность процесса. Ранее роль Serrate в поддержании этой машины была неизвестна.
Это открытие выявило связь между процессом модификации мРНК и производством другого типа РНК — микроРНК.
Связь между мРНК и микроРНК
Лаборатория Чжана давно изучает белок Serrate, но в контексте его известной роли в производстве микроРНК. МикроРНК действуют в клетке как агенты контроля количества, регулируя экспрессию генов.
Открытие того, что Serrate участвует как в производстве микроРНК, так и в модификациях мРНК, показывает его уникальную позицию как регулятора судьбы клеточных РНК.
"Мы обнаружили, что Serrate действует как мост между этими двумя важнейшими механизмами", — сказал Сонсяо Чжун (Songxiao Zhong), ведущий автор исследования. — "Понимание этой координации необходимо для разработки новых методов лечения".
Влияние на здоровье и сельское хозяйство
Это открытие открывает путь для методов лечения, направленных на процесс модификации РНК для коррекции проблем в регуляции генов.
"Теперь у нас есть более чёткое понимание того, как m6A регулируется в клетке, что открывает новые возможности для разработки лекарств", — сказал Чжан.
Результаты также важны для сельского хозяйства. Модификации РНК помогают растениям реагировать на экологические стрессы, такие как засуха, засоление и патогены. Манипулирование этими процессами может улучшить устойчивость и продуктивность культур.
В дальнейшем команда планирует изучить, как эти процессы РНК работают в других культурах и в человеческих клетках.