РНК-молекулы живут недолго

Исследовательская группа из Биоцентра Базельского университета разработала новый метод измерения периода полураспада молекул РНК. Исследование показало, что общепринятые методы дают искажённые результаты, и в среднем молекулы РНК живут всего две минуты, что в десять раз меньше, чем предполагалось ранее. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

РНК-молекулы — это индивидуальные транскрипты ДНК клетки. Они переносят генетическую информацию и служат матрицей для производства белков, регулирующих все клеточные процессы. Срок жизни, точнее период полураспада, самих этих носителей информации также регулируется.

До сих пор существовало два основных научных метода измерения периода полураспада РНК. Как обнаружила команда профессора Аттилы Бекшлея, эти традиционные методы могут быть весьма неточными и давать противоречивые результаты. Команда Бекшлея нашла новый метод, который показывает, что молекулы РНК живут в среднем не 20 минут, а всего две. «Это была сложная задача, потому что никто заранее не знал, какой метод даёт правильные результаты», — говорит Бекшлей.

«Метод контроля генов» показывает: РНК недолговечна

Знание периода полураспада РНК важно для исследований клеточного цикла. Весь процесс деления клетки зависит от наличия нужного количества белков в нужное время. Если РНК не доступны в правильных концентрациях на определённой фазе цикла, возникают ошибки.

«Метод контроля генов», использованный Бекшлеем, был известен, но до сих пор не применялся для измерения периода полураспада РНК. Это связано с тем, что метод требует сложной генной инженерии и трудоёмок, так как позволяет изучать только одну молекулу РНК за раз. Для этого один ген ДНК регулируется так, что производство РНК можно включать и выключать. Если производство РНК остановлено, можно измерить, как долго уже произведённая РНК сохраняется в клетке. Из этого определяется срок её жизни. «Таким образом, этот метод даёт результат только для одной молекулы РНК, но результаты довольно точны», — подчёркивает Бекшлей.

Эксперименты повторили для примерно 50 различных генов, и они показали, что 80% всех РНК быстро обновляются, живут менее 2 минут и могут быть классифицированы как короткоживущие. Лишь около 20% живут дольше, примерно 5–10 минут. «Эти результаты поразительны, если учесть, что до сих пор считалось, что в среднем РНК выживают в клетке 20 минут», — говорит Бекшлей.

Традиционные методы имеют недостатки

До сих пор учёные использовали в основном два класса методов для измерения периода полураспада РНК. В одном методе, «ингибировании транскрипции», в клетку вводят вещество, подавляющее производство РНК со всех генов. «Однако если подавляется производство всех РНК, изменяются и другие процессы в клетке, и она перестаёт функционировать. Это искажает результаты», — объясняет Бекшлей.

Метод «in vivo мечения» также имеет недостаток: РНК сначала метят, а затем наблюдают, как долго их можно отслеживать в клетке. Однако такое мечение модифицированными молекулами также может мешать функционированию клетки и приводить к ложным результатам. Таким образом, все использовавшиеся до сих пор методы имеют один недостаток: само измерение влияет на процессы, которые нужно измерить. Поэтому результаты искажены. «Иногда трудно поверить, что учёные могли почти 30 лет неосознанно работать с методами, дающими противоречивые результаты», — говорит Бекшлей. — «Кажется, философ науки Пол Фейерабенд был прав, говоря, что наука часто довольно анархична».

Исследовательская группа также сравнила свой метод с существующими и обнаружила наибольшую корреляцию между методом Бекшлея и уникальным вариантом метода «in vivo мечения». В большинстве случаев оба метода классифицировали одни и те же РНК как стабильные и нестабильные, даже если оценки среднего периода полураспада различались. Теперь команда хочет исследовать, в каких областях последний метод даёт точные результаты и может использоваться надёжно.