Вредоносные "прыгающие гены" встречают свой ответ: исследование раскрывает адаптивную защиту клетки с помощью piRNA
Вредные генетические мутации могут вызывать заболевания и возникают по разным причинам. Одна из причин мутаций — "прыгающие гены", но клетки пытаются бороться с ними с помощью специализированной РНК, называемой piRNA. Впервые исследователи из Токийского университета и их коллеги определили, как участки, ответственные за производство piRNA, развивают эффективные механизмы противодействия прыгающим генам. Это исследование может привести к разработке диагностических или терапевтических методов.
Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell.
Прыгающие гены, технически известные как транспозоны или транспозируемые элементы (TEs), могут спонтанно встраиваться в случайные участки генома, вызывая нарушения. Однако организмы, включая шелкопрядов, мышей и даже людей, могут подавлять прыгающие гены, производя контрмеры — PIWI-взаимодействующую рибонуклеиновую кислоту (piRNA).
"PIWI-взаимодействующие РНК не только подавляют TEs, но и усиливаются в процессе подавления", — пояснил профессор Юкихидэ Томари. "Это происходит, когда piRNA нацеливается на TE и разрезает его, одновременно создавая новую piRNA из фрагментов, по сути, размножаясь. Этот процесс называется пинг-понг-путем, и он обеспечивает надежное поддержание набора защитных piRNA".
Однако в борьбе с прыгающими генами происходит не только усиление piRNA. Как и многое в биологии, прыгающие гены могут меняться со временем.
"Сравнивая гены из разных поколений культивируемых клеток, полученных от шелкопряда, мы обнаружили, что участки на TEs, которые атакуют piRNA, не фиксированы, а колеблются во времени", — сказал Томари.
"Это означает, что существует своего рода конкуренция между этими участками. Когда один участок становится неэффективным, соседние участки могут появляться и заменять его, потенциально повышая общую эффективность. Другими словами, piRNA быстро догоняет любые изменения в TEs, удерживая их в подчинении. Это уникальное свойство piRNA было подтверждено не только у шелкопрядов, но также у мух и мышей".
Команда обнаружила это почти случайно, изучая старые данные по piRNA шелкопряда во время локдаунов пандемии, что привело к сравнению с текущими данными и неожиданному открытию.
Следующие шаги в этой области включают изучение того, как этот вновь обнаруженный механизм может работать в течение нескольких поколений у живых организмов.
Хотя это еще ранние этапы, их выводы могут помочь медицинским исследователям, особенно учитывая, что нарушения в работе piRNA были связаны с такими состояниями, как мужское бесплодие у человека, открывая путь к потенциальным диагностическим и терапевтическим стратегиям против нежелательных генетических мутаций.