Кольцевые РНК, считавшиеся некодирующими, способны производить белки
Исследователи из Израиля и Германии под руководством профессора Себастьяна Каденера из Еврейского университета в Иерусалиме обнаружили, что кольцевые РНК (circRNAs) могут кодировать белки. Эти молекулы особенно активны в клетках мозга и могут играть важную роль в нейродегенеративных заболеваниях.
Кольцевые РНК, в отличие от линейных матричных РНК (mRNAs), образуют замкнутые петли. Хотя они многочисленны, особенно в мозге, где их количество увеличивается с возрастом, их функция оставалась малоизученной. Ранее считалось, что circRNAs не участвуют в синтезе белков.
В статье, опубликованной в журнале Molecular Cell, команда продемонстрировала, что circRNAs всё же могут транслироваться в белки. Это открытие раскрывает новый, неисследованный уровень генной активности.
Методы и ключевые открытия
Используя модельный организм Drosophila (плодовые мушки) и комбинацию методов молекулярной биологии, вычислительной биохимии и нейробиологии, учёные обнаружили:
- Специфические молекулы circRNAs связаны с рибосомами — клеточными машинами для синтеза белков.
- Им удалось обнаружить белки, произведённые из этих молекул.
- Транслируемые circRNAs ассоциированы с определёнными областями клеток, в частности с синапсами — соединениями для передачи нервных импульсов.
- Белки, синтезированные из circRNAs, присутствуют в синапсах, и их трансляция активируется в ответ на специфические сигналы (например, 12-часовое голодание мух).
Значение для медицины и биологии
Это открытие предполагает, что:
- Коммуникация между нейронами может включать неизвестные механизмы.
- Существует связь между трансляцией circRNAs, старением и возможной ролью этих молекул в нейродегенеративных заболеваниях, так как пути, индуцирующие их трансляцию (например, голодание), также вовлечены в процессы старения.
- Благодаря своей экстремальной стабильности, circRNAs могут долго храниться в отдалённых от тела клетки компартментах (например, в аксонах нейронов), служа резервуаром для производства белков в нужный момент.
Одной из транслируемых circRNAs является circMbl, образующаяся из гена muscleblind. Дефекты в функции этого гена вызывают тяжелое дегенеративное заболевание — миотоническую дистрофию. Это открытие предполагает возможную вовлечённость circRNAs в развитие этой болезни.
Перспективы исследований
Учёные планируют изучить:
- Важность трансляции circRNAs для нормальной функции мозга.
- Их роль в старении и возрастных расстройствах.
- Сам механизм трансляции circRNAs, что может расширить общее понимание этого ключевого клеточного процесса.
Как отметил профессор Гил Аст из Тель-Авивского университета, не участвовавший в исследовании: «Это очень важное, многообещающее и своевременное открытие, дающее ключ к пониманию функции этих многочисленных, но не охарактеризованных РНК».