Крупнейшее исследование динамики микроРНК в развитии раскрывает механизм их регуляции
Экспрессия генов контролируется многочисленными малыми молекулами РНК — микроРНК (miRNA). Однако конкретные функции большинства miRNA остаются плохо изученными. Исследователи из Института Фридриха Мишера (FMI), работая с червями, создали энциклопедию динамики miRNA в процессе развития, раскрыв механизмы их регуляции.
Результаты, опубликованные в Nucleic Acids Research, помогают лучше понять типичное развитие и могут выявить, как эти крошечные молекулы способствуют заболеваниям, когда их функция нарушается.
Связываясь и "заглушая" специфические молекулы РНК, кодирующие белки, miRNA регулируют экспрессию генов. Учёным известно, что контролируемое накопление miRNA влияет на их функцию во многих процессах развития, но паттерны экспрессии этих малых молекул РНК в ходе развития оставались загадкой.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из лаборатории Гроссханса проанализировали экспрессию более 150 miRNA по мере развития личинок C. elegans во взрослых червей. «Первым сюрпризом для нас стало то, сколько динамических паттернов мы увидели у разных miRNA», — говорит Гроссханс.
«Зная, когда некоторые из этих miRNA наиболее многочисленны у червей, мы можем начать строить прогнозы о процессах развития, которые они контролируют, а затем исследовать эти процессы».
Далее команда использовала математическое моделирование для изучения механизмов, которые могли бы объяснить наблюдаемые паттерны экспрессии miRNA. Для одной miRNA, называемой miR-235, модель предсказала, что комбинация ритмичного производства и распада приводит к формированию динамических паттернов экспрессии. Эксперименты подтвердили это предсказание и идентифицировали белок, который необходим для деградации miR-235.
Эта miRNA консервативна от червей до насекомых и млекопитающих: у мух она регулирует циклы бодрствования и сонливости; у людей она вовлечена в онкогенез — процесс превращения здоровых клеток в раковые.
Предыдущие исследования показали, что у других видов miR-235 также имеет осцилляторный паттерн экспрессии. «Интригующе видеть, что, хотя мы сосредоточились на C. elegans, некоторые общие динамические паттерны, по-видимому, сохраняются у других организмов», — говорит Гроссханс. «Это поддерживает идею о том, что, думая о консервативности, мы не должны останавливаться на молекулах, но также должны учитывать их динамические паттерны экспрессии и регуляции».