Исследование на мухах выявило два новых механизма регуляции редактирования РНК
Исследование, проведенное на живых плодовых мушках, показало, что процесс редактирования РНК сложнее и труднее предсказать, чем считалось ранее. Работа, опубликованная в Nature Communications, обнаружила два новых механизма, управляющих редактированием в ключевом гене, связанном с нейроразвитием (para).
Биологи из Университета Брауна и их коллеги установили, что редактирование РНК регулируется не только последовательностями и структурами рядом с сайтами редактирования, но и удаленными последовательностями в интронах — участках генетического кода, которые не кодируют белок, но содержат информацию об обработке инструкций.
Открытие «псевдоузла»
Первый механизм связан с формированием ранее неизвестной трехмерной структуры РНК в интроне, которую авторы назвали «псевдоузлом» (pseudoknot). Эта структура, напоминающая огромный отросток с кольцевой последовательностью из семи нуклеотидов, позволяет ферменту dADAR присоединяться к альтернативному сайту и редактировать ключевой нуклеотид в гене para.
Эксперименты с мутациями подтвердили критическую роль этой структуры. Замена внутреннего или внешнего кольца псевдоузла на аналогичную, но неидентичную последовательность из бактерии приводила к потере способности к редактированию. Однако одновременная замена обоих колец полностью восстанавливала редактирование, доказывая, что именно их взаимодействие необходимо для процесса.
«Это предостерегающая история, где поиск только двумерных структур для предсказания сайтов редактирования и их регуляции будет проблематичным», — сказал Роберт Ринен, ведущий автор статьи.
Сплайсинг как регулятор редактирования
Второй механизм связан с удаленной интронной последовательностью DCS, которая косвенно управляет редактированием, контролируя процесс сплайсинга (вырезания интронов и сборки зрелой РНК).
- Когда сплайсинг активен, интроны (включая регуляторные элементы) быстро вырезаются, и редактирование не происходит.
- Когда сплайсинг замедлен, интронные последовательности дольше остаются в РНК, позволяя dADAR выполнять редактирование.
Эксперименты показали, что удаление DCS существенно снижало редактирование, а его усиление (удлинение последовательности) — чрезмерно увеличивало. Мухи с усиленным DCS имели серьезные проблемы со здоровьем, включая паралич или гибель. Естественный баланс между сплайсингом и редактированием оказался crucial для нормального развития.
Значение открытий
Исследование демонстрирует, что для точного предсказания редактирования РНК необходимо учитывать сложные трехмерные взаимодействия и удаленные регуляторные элементы в интронах.
Авторы отмечают, что новые механизмы открывают возможности для влияния на редактирование РНК, например, для разработки терапевтических стратегий.
«Наши данные о сложных третичных взаимодействиях могут помочь в создании искусственных субстратов для редактирования, позволяя использовать эндогенные ферменты ADAR в качестве инструментов в специфической РНК-терапии», — пишут авторы.