Исследование раскрывает структурные особенности, регулирующие процессинг мРНК

В эукариотах матричные РНК (мРНК) проходят несколько стадий процессинга (включая сплайсинг и полиаденилирование), чтобы стать зрелыми функциональными мРНК для производства белков. Этот этап, известный как созревание РНК, происходит в ядре клетки.

Ключевой вопрос для молекулярных биологов — как сайты процессинга мРНК точно распознаются и отличаются от окружающих участков со сходной последовательностью. Общего регуляторного механизма, распознающего фактические сайты процессинга, известно не было.

В новом исследовании учёные из John Innes Centre обнаружили функциональную роль структуры РНК в процессинге мРНК.

Команда провела профилирование структуры РНК на Arabidopsis thaliana и создала ландшафт структуры ядерной РНК in vivo. Этот метод позволил изучить особенности структуры пре-мРНК до процессинга и определить регуляторную роль структуры РНК во время созревания мРНК.

Используя ранее разработанную в лаборатории методику, они зафиксировали структуру пре-мРНК in vivo для более чем 12 000 генов с нуклеотидным разрешением и высокой точностью.

Было обнаружено, что ядерные мРНК сворачиваются иначе, чем цитозольные. Идентифицированы отличительные структурные особенности пре-мРНК, ответственные как за сплайсинг, так и за полиаденилирование. Введение мутаций для нарушения этих особенностей структуры РНК показало, что включение или выключение этих структурных элементов достаточно для регуляции процесса сплайсинга.

Исследование впервые раскрывает новый общий регуляторный механизм на основе структуры РНК для процессинга мРНК. Также подчёркнута важность раздельного изучения популяций РНК с разных этапов жизненного цикла мРНК для исследования связи между структурой РНК и биологическими функциями.

Ведущий автор исследования, доктор Илян Дин, отметил: «Впервые мы понимаем функциональную роль структуры РНК in vivo во время созревания РНК на уровне всего генома. Поскольку мы понимаем правила, задействованные в этом процессе, в будущем мы сможем конструировать гены со структурной точки зрения, а не с точки зрения последовательности».

В будущем команда планирует изучить влияние структуры РНК на рост и развитие растений.

Исследование «In vivo nuclear RNA structurome reveals RNA-structure regulation of mRNA processing in plants» опубликовано в журнале Genome Biology.