Расшифрован клеточный контроль качества у человека
Процесс, называемый «бессмысленно-опосредованный распад мРНК» (nonsense-mediated mRNA decay, NMD), отвечает за контроль качества во всех клетках организма. Он отслеживает матричные РНК (мРНК), несущие чертежи для синтеза белков. При обнаружении ошибок клетка устраняет эти дефектные инструкции до того, как могут быть произведены неполноценные или вредные белки, способные вызвать такие заболевания, как нарушения развития или рак.
В новом исследовании команда из Кёльна под руководством профессора Нильса Х. Геринга использовала молекулярные переключатели, позволяющие выборочно отключать ключевую молекулу NMD — белок UPF1 — в точно заданный момент времени. Это впервые позволило наблюдать функцию NMD в человеческих клетках с беспрецедентной точностью.
Исследование «Rapid UPF1 depletion illuminates the temporal dynamics of the NMD-regulated human transcriptome» опубликовано в журнале Molecular Cell.
Ключевым результатом стало создание всеобъемлющей базы данных, которая впервые систематически фиксирует, какие гены и варианты генов напрямую подвержены влиянию NMD. Этот ресурс доступен по всему миру бесплатно и открывает новые пути для исследований РНК и генома.
«Наша новая система впервые позволяет понять, насколько быстро и всеобъемлюще действует NMD в человеческих клетках. Это показывает, что NMD не только обеспечивает защиту от ошибок, но и выступает важным регулятором генной активности», — говорит Геринг.
Учёные обнаружили, что NMD следует чётким правилам. Если в чертеже белка содержится «стоп-сигнал» в неправильном месте, клетка распознаёт эту ошибку и утилизирует чертёж, предотвращая производство бесполезного или вредного белка.
«Благодаря новой системе мы обнаружили множество новых вариантов РНК, регулируемых NMD, которые ранее упускались из виду. Среди них — варианты РНК, участвующие в развитии мозга», — добавляет первый автор исследования доктор Фолькер Бём.
«Тот факт, что существует так много вариантов, удивителен. В будущем мы будем подробнее анализировать причины такого большого количества. До сих пор они оставались незамеченными из-за отсутствия подходящих аналитических методов. Таким образом, наша база данных станет важным инструментом для исследований генома во всём мире».
«Этот результат наглядно демонстрирует, как новые технологии позволяют визуализировать фундаментальные биологические механизмы, имеющие большое значение для здоровья и болезней», — поясняет соавтор работы профессор Маркус Ландталер из Центра Макса Дельбрюка в Берлине.