Ученые раскрыли детали защиты генома половых клеток
Исследователи из Токийского университета выяснили новые детали о работе защитной системы, которая обеспечивает фертильность, охраняя геномы половых клеток (герминативных клеток), производящих яйцеклетки и сперматозоиды. Ключевую роль в этой системе играют короткие молекулы РНК — piRNA.
Путь созревания piRNA
Исследование показало, что белок Zucchini разрезает длинную незрелую форму piRNA на более короткую промежуточную (пре-piRNA). Затем другой белок, Trimmer, превращает эту промежуточную форму в функциональную, зрелую piRNA.
Ученые также обнаружили, что последовательность РНК, которую Zucchini распознает как сигнал для разрезания, сложнее, чем считалось ранее. Используя методы биоинформатики, они выявили новый мотив в РНК, который предпочитает Zucchini. Эксперименты подтвердили, что изменение этого мотива нарушает нормальное производство пре-piRNA.
Инновационные методы исследования
Изучение piRNA было сложным, так как этот путь активен в основном в половых клетках, и его компоненты теряют активность при очистке. Прорыв стал возможен благодаря двум инновациям:
- Использование клеток яичников шелкопряда, способных непрерывно производить piRNA в лабораторных условиях.
- Анализ обычно отбрасываемой в биохимии фракции — «грубого клеточного осадка» (crude cell pellet), где белки сохраняют активность на поверхности митохондрий.
Именно в этом осадке в 2016 году была обнаружена активность по обработке piRNA на поверхности митохондрий, что позже привело к идентификации фермента Trimmer.
Значение открытия
piRNA — часть фундаментального пути защиты генома половых клеток от «захватчиков» (например, транспозонов), который есть у животных от насекомых до человека. Эти молекулы необходимы для фертильности и также могут быть вовлечены в некоторые виды рака.
«Мы полагаем, что путь piRNA так сложен, потому что он должен защищать геном от разнообразных последовательностей-захватчиков — клеткам нужна гибкая и надежная система защиты», — пояснил профессор Юкихидэ Томари, руководитель исследования.
Исследование опубликовано в журнале Nature.