Неожиданное открытие меняет представление о работе генов
Учёные из Чикагского университета обнаружили ранее неизвестный механизм реализации генетической информации.
Вопреки классической однонаправленной схеме (ДНК → РНК → белки), новое исследование показывает, что сама РНК регулирует транскрипцию ДНК с помощью химического процесса, всё более признаваемого ключевым для биологии. Это открытие имеет серьёзные последствия для понимания болезней человека и разработки лекарств.
«Похоже, мы нашли фундаментальный путь, о котором не знали. Когда такое происходит, это обещает открыть совершенно новые направления исследований», — заявил профессор Чуань Хэ, всемирно известный химик.
В 2011 году Хэ открыл новую область исследований, обнаружив процесс обратимой РНК-метилизации, который играет критическую роль в экспрессии генов.
Его команда выяснила, что молекулы матричной РНК (мРНК), ранее считавшиеся простыми курьерами инструкций от ДНК к белкам, сами влияют на производство белков. Это происходит благодаря обратимой химической реакции метилирования. Ключевым прорывом стало доказательство обратимости этого процесса.
«Это открытие запустило современную эру исследований модификаций РНК, которая действительно взорвалась в последние годы», — сказал Хэ. «Так критически влияет экспрессия множества генов. Это затрагивает широкий спектр биологических процессов — обучение и память, циркадные ритмы, даже такое фундаментальное явление, как дифференцировка клетки, например, в кровяную клетку или нейрон».
Команда также идентифицировала «белки-читатели», которые распознают метилированную мРНК и влияют на её стабильность и трансляцию.
Однако в экспериментах с мышами стало ясно, что метилирование мРНК не может полностью объяснить все наблюдения. «Данные научного сообщества указывали, что существует что-то ещё, чрезвычайно важное, что мы упускаем — что-то, критически влияющее на многие события раннего развития, а также на болезни человека, такие как рак», — пояснил Хэ.
Команда обнаружила, что группа РНК, называемая хромосом-ассоциированными регуляторными РНК (carRNAs), использует тот же процесс метилирования. Эти РНК не кодируют белки и не участвуют напрямую в трансляции. Вместо этого они контролируют то, как сама ДНК хранится и транскрибируется.
«Это имеет серьёзные последствия для фундаментальной биологии», — сказал Хэ. «Это напрямую влияет на транскрипцию генов, и не только на несколько. Это может индуцировать глобальное изменение хроматина и затрагивает транскрипцию 6000 генов в изученной клеточной линии».
Хэ видит серьёзные перспективы для медицины — от поиска генетической основы болезней до улучшения лечения пациентов.
«Несколько биотехнологических компаний активно разрабатывают низкомолекулярные ингибиторы РНК-метилирования, но сейчас, даже если мы успешно создадим терапии, у нас нет полной механистической картины происходящего. Это открытие даёт огромную возможность помочь определить показания для тестирования ингибиторов и предложить новые возможности для фармацевтики».
«Я верю, что это представляет собой концептуальное изменение, — заключил Хэ. — Такие барьеры трудно преодолеть, но как только это удаётся, всё начинает развиваться».