Расшифровка развития: роль мРНК в формировании эмбриона

Новое исследование Еврейского университета в Иерусалиме раскрывает механизмы регуляции мРНК в ходе эмбрионального развития. Работа проливает свет на сложный процесс регуляции мРНК, предоставляя новые данные о том, как плюрипотентные клетки приобретают специализированные идентичности через экспрессию генов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Работу возглавила аспирантка Лиор Фишман и её команда под руководством исследователя доктора Михаэль Рабани из Института наук о жизни Александра Зильбермана при Еврейском университете, в сотрудничестве с исследователями из Национальных институтов здоровья (NIH) в США.

Эмбриональное развитие включает принятие плюрипотентными клетками специализированных идентичностей путём формирования определённых профилей экспрессии генов. Однако понимание относительного вклада транскрипции и деградации мРНК в формирование этих профилей оставалось сложной задачей, особенно в эмбрионах с разнообразными клеточными идентичностями.

В исследовании учёные использовали метод single-cell RNA sequencing вместе с метаболическим мечением, чтобы отследить, как гены включаются и выключаются с течением времени в эмбрионах рыбок данио. Они смогли различить вновь синтезированную мРНК (от самого эмбриона) и уже существующую материнскую мРНК. С помощью математических моделей они измерили скорость включения и выключения генов в различных типах клеток по мере их развития.

Результаты исследования выявили высокую вариабельность регуляторных скоростей для тысяч генов. Исследователи наблюдали скоординированные скорости транскрипции и деградации для многих транскриптов и связали различия в скорости деградации с определёнными последовательностями в РНК. Важно, что они идентифицировали клеточно-специфичные различия в деградации, включая избирательное удержание материнских транскриптов в первичных половых клетках и клетках обволакивающего слоя — двух самых ранних специализированных типах клеток.

Доктор Рабани, старший автор исследования, прокомментировала: "Наше исследование предоставляет количественный подход к изучению регуляции мРНК во время динамического пространственно-временного ответа. Эта работа открывает новые пути для понимания молекулярных механизмов, лежащих в основе определения клеточной судьбы во время эмбрионального развития".

Полученные данные способствуют более глубокому пониманию регуляции мРНК и её роли в формировании клеточных идентичностей во время эмбрионального развития. Исследовательская группа надеется, что их работа проложит путь для будущих исследований, направленных на раскрытие сложностей регуляции экспрессии генов в различных биологических контекстах.