Обнаружены высокие уровни некодирующих РНК в семенниках, что указывает на их новые роли в функции сперматозоидов и эволюции

Исследователи из Университета Торонто картировали пространственное распределение около 700 длинных некодирующих РНК (lncRNA) в семенниках. Команда обнаружила гораздо более высокие уровни lncRNA, чем предполагалось ранее, что указывает на их потенциально более значительную роль в мужской репродукции.

Исследование началось с полногеномного анализа паттернов локализации lncRNA в семенниках плодовой мушки (Drosophila melanogaster) — распространённого модельного организма. Было установлено, что как количество экспрессируемых генов lncRNA, так и уровни их экспрессии значительно превышают ожидания, основанные на существующих записях и предположениях об их малой значимости из-за отсутствия кодирования белков.

«Длинные некодирующие РНК — спорная тема, потому что неясно, какие функции выполняет большинство из них, если они вообще выполняют какие-либо функции», — отметил Мэтью Яхимович, соавтор исследования.

Результаты исследования опровергают представление о низком уровне экспрессии lncRNA в геномах и демонстрируют множество потенциальных ролей для этих молекул в эволюции и развитии сперматозоидов.

Ключевые выводы:

• Высокая экспрессия: В развивающихся сперматозоидах по всему животному миру наблюдаются самые высокие уровни экспрессии генов, причём гены lncRNA экспрессируются даже выше, чем кодирующие гены, и гораздо дольше.
• Роль Y-хромосомы: Y-хромосома, уникально экспрессируемая во время сперматогенеза, содержит множество необычных генетических элементов: транспозоны, сателлитные повторы и псевдогены. Их присутствие приводит к «молчанию» хромосомы на всех стадиях развития, кроме производства спермы.
• Защитная функция: Обнаружены примеры генов lncRNA, которые минимизируют потенциально вредную активность транспозонов, удерживая её на уровне, способствующем эволюции новых генов, а не мутациям в существующих.
• Новый тип частиц: Открыт новый тип частиц на основе lncRNA в семенной жидкости, которые могут влиять на репродукцию и потомство. Учёные предполагают, что эти частицы могут продуцироваться как сперматозоидами, так и другими клетками и передавать сложные межклеточные сигналы.
• Причина «пропуска» в прошлых исследованиях: Многие lncRNAs были упущены ранее, потому что они не полиаденилированы (не имеют стабилизирующей «хвостовой» последовательности адениновых оснований), что затрудняло их обнаружение стандартными методами.

«Наше открытие высоких уровней экспрессии lncRNA в семенниках является ключевым для опровержения предположений о том, что lncRNAs в основном нефункциональны, поскольку эти предположения во многом основаны на наблюдениях низкой экспрессии», — подчеркнул Генри Краузе, руководитель исследования.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.