Динофлагелляты редактируют РНК для борьбы со стрессом

Исследователи из KAUST обнаружили, что одноклеточный планктон — динофлагелляты — справляется со стрессом, используя неожиданную стратегию редактирования своей РНК, а не изменения уровней экспрессии генов.

Исследование началось, когда команда под руководством доцента Кристиана Фульстры и ассистент-профессора Мануэля Аранды сравнила транскрипты РНК двух штаммов динофлагеллятов рода Symbiodinium. Различий оказалось больше, чем ожидалось, что указывало на более отдалённое родство. Однако учёные предположили, что транскрипты РНК могли быть отредактированы, что привело к отличию информации от закодированной в ДНК клетки.

Ранее редактирование РНК наблюдалось в митохондриях и пластидах динофлагеллят, но не в генах, закодированных в ядре. Более ранние работы показали, что экспрессия генов у этих организмов при стрессе меняется очень мало. Исследователи задались вопросом: «Что, если они делают это совершенно иначе? Что, если они просто редактируют транскрипты так, как нужно, вместо изменения экспрессии?»

Для проверки гипотезы команда проанализировала транскриптомы культур Symbiodinium, выращенных в нормальных условиях и при стрессе (холод, жара, темнота). Консервативная оценка выявила 3300 случаев редактирования РНК. «Это расширяет кодирующую способность за пределы того, что есть в геноме», — отмечает Аранда, создавая «размытый» геном. Вместо одной версии белка клетка может производить несколько разных, изменяя информацию на другом уровне.

Особое внимание уделили 229 генам, отредактированным во всех четырёх условиях. РНК половины этих генов редактировалась по-разному хотя бы в одной из стрессовых культур, а у многих изменения в редактировании происходили в ответ на несколько факторов стресса. «Мы показали, что с краткосрочным стрессом можно справиться путём редактирования РНК. Но мы пока не знаем, как именно», — сказал ведущий автор исследования доктор Йи Джин Лю.

Понимание механизма редактирования РНК и регуляции этого аппарата остаётся задачей для будущих исследований.

Эти находки также поднимают вопросы об эволюционных и экологических последствиях процесса. Редактирование РНК может давать динофлагеллятам эффективный механизм для быстрой эволюционной «экспериментации».

Экологические последствия могут быть шире. Многие виды Symbiodinium живут в симбиозе с кораллами, и устойчивость коралла к стрессу частично зависит от его симбионта. «Было бы очень интересно проверить, происходит ли больше или меньше редактирования РНК в парах коралл-симбионт, толерантных к высоким температурам», — отметил Фульстра.