Ученые раскрыли, как клетки разрушают РНК — ключ к пониманию болезней

Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл определили полный процесс, с помощью которого клетка удаляет гистоновые матричные РНК (mRNA) из цитоплазмы. Это важно для понимания регуляции белков и путей, лежащих в основе как нормальных биологических функций, так и развития генетических заболеваний, таких как рак.

Команда под руководством Уильяма Ф. Марцлуффа использовала высокопроизводительное секвенирование, чтобы проанализировать миллионы цепочек РНК и определить процесс деградации гистоновых mRNA. Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell.

Роль гистоновых mRNA

• Гистоновые mRNA производят белковые компоненты хроматина, который вместе с ДНК образует хромосомы в ядре клетки.
• Уровень этих mRNA жестко регулируется: во время репликации ДНК он возрастает в 35 раз, а затем возвращается к норме.
• «Деградация РНК в нужный момент так же важна, как и ее создание», — отметил Марцлуфф.

Механизм деградации

1. К хвосту молекулы mRNA добавляется цепочка уридиновых молекул — процесс олигоуридилирования.
2. Это служит сигналом для белкового комплекса экзосома, который начинает разрушать mRNA.
3. Если экзосома останавливается, добавляется новая цепь уридина для перезапуска процесса.
4. Если продвижению экзосомы мешают рибосомы, синтезирующие белки, комплекс белков Dom34/Hbs1 отсоединяет рибосому от РНК, позволяя экзосоме продолжить работу.
5. Процессы повторяются до полного разрушения mRNA.

Методология

Исследователи разработали метод выделения и секвенирования всех промежуточных молекул, а также программу для их картирования на геном. С помощью высокопроизводительного секвенатора они смогли подсчитать количество молекул mRNA с уридиновым хвостом и без него, определив скорость деградации. Весь процесс занимает около 45 минут.

Значение и перспективы

Хотя исследование сосредоточено на одном типе РНК, ученые полагают, что аналогичный процесс может происходить и с другими типами. Следующим шагом будет применение тех же методов для изучения деградации РНК по всей клетке. Прогресс в технологии высокопроизводительного секвенирования сделал это исследование возможным, позволив анализировать огромное количество молекул РНК.