Как эндосиРНК предотвращают генетический хаос в начале жизни

Новое исследование команды из Института Бабрахама показывает, что молекулы эндогенных малых интерферирующих РНК (эндосиРНК) защищают наш геном от активации транспозонов — генетических паразитов, составляющих около половины человеческой ДНК. В периоды эпигенетического репрограммирования, когда стираются химические метки метилирования ДНК, транспозоны могут выходить из-под контроля и повреждать гены. ЭндосиРНК обеспечивают первую линию обороны в этот уязвимый момент.

Угроза со стороны транспозонов

Транспозоны — это древние вирусы, встроившиеся в наш геном. Когда они активны, то могут перемещаться по геному, что иногда приводит к генетическим заболеваниям и играет роль в развитии некоторых видов рака. Метилирование ДНК обычно держит их в неактивном состоянии.

Уязвимое окно и защитный механизм

В начале нового жизненного цикла (при образовании сперматозоидов и яйцеклеток) метилирование временно стирается. Исследование, опубликованное в Cell Stem Cell, впервые показало, что в этот период активированные транспозоны начинают производить РНК-матрицы. Клетка распознаёт их и превращает в эндосиРНК.

Эти эндосиРНК действуют как приманка: они направляют белок Argonaute2 (Ago2) к РНК транспозонов, чтобы уничтожить их до того, как будет причинён вред.

Ключевые выводы

• ЭндосиРНК сдерживают активность транспозонов в период деметилирования ДНК.
• Клетка идентифицирует РНК транспозонов по их уникальной особенности: они встроены в гены и считываются в противоположном направлении. Это приводит к образованию двуцепочечной РНК (дцРНК), которая и запускает производство эндосиРНК.
• Большая часть исследования проведена на эмбриональных стволовых клетках, лишённых метилирования ДНК, а ключевые результаты подтверждены на первичных половых клетках.

Цитаты исследователей

• Доктор Ребекка Берренс: «Эпигенетическое репрограммирование играет жизненно важную роль в "очистке" генома в начале развития, но оно оставляет наши гены уязвимыми. ЭндосиРНК обеспечивают первую линию обороны».
• Профессор Вольф Райк: «Контроль над транспозонами, составляющими большую часть нашего генома, жизненно важен для выживания. Их неконтролируемая способность перемещаться по геному может вызвать обширные генетические повреждения».

Изучение этого механизма важно для понимания того, как активность транспозонов влияет на здоровье человека.