Метильные метки на РНК оказались ключевыми для связей между клетками мозга

Метильные химические группы распределены по длине ДНК, помогая контролировать доступность определенных генов для клетки. Новое исследование ученых из UCLA показало, что в местах соединений между клетками мозга — которые часто находятся далеко от центральных управляющих центров клеток — метильные группы также распределены по цепям РНК. Эта метильная "разметка" молекул РНК, вероятно, является ключом к способности клеток мозга быстро посылать сигналы другим клеткам и реагировать на изменяющиеся стимулы за доли секунды.

Для определения биологии любой клетки ДНК в ее ядре должна быть транслирована в соответствующие цепи РНК. Затем матричная РНК, или мРНК — промежуточная генетическая молекула между ДНК и белками — транскрибируется в белки. Если клетке внезапно требуется больше белка (например, для адаптации к входящему сигналу), она должна транслировать больше ДНК в мРНК, затем произвести больше белков и транспортировать их через клетку туда, где они нужны. Этот процесс означает, что доставка новых белков в удаленную часть клетки, такую как синапсы нейронов, где передаются сигналы, может занимать время.

Недавние исследования показали, что метильные химические группы, которые могут контролировать транскрипцию ДНК в мРНК, также обнаруживаются на цепях мРНК. Ученые предполагают, что метилирование мРНК добавляет дополнительный уровень контроля над тем, когда мРНК может быть транслирована в белки. Его наличие задокументировано в нескольких органах млекопитающих. Паттерн метильных групп на мРНК в любой данной клетке получил название "эпитранскриптом".

Исследователи из UCLA и Университета Киото картировали расположение метильных групп на мРНК, обнаруженной в синапсах (соединениях) клеток мозга мышей. Они изолировали клетки мозга взрослых мышей и сравнили эпитранскриптом, обнаруженный в синапсах, с эпитранскриптомами мРНК в других частях клеток. Более чем в 4000 точках генома мРНК в синапсе метилировалась чаще. Более половины этих точек, как далее показали исследователи, находятся в генах, кодирующих белки, обнаруженные в основном в синапсе. Ученые обнаружили, что при нарушении метилирования мРНК в синапсе клетки мозга не функционировали нормально.

Метилирование мРНК в синапсе, вероятно, является одним из многих способов, с помощью которых нейроны ускоряют передачу сообщений, позволяя мРНК быть готовой к трансляции в белки, когда это необходимо.

Уровни ключевых белков в синапсах связаны с рядом психических расстройств, включая аутизм. Понимание того, как регулируется эпитранскриптом и какую роль он играет в биологии мозга, может в конечном итоге предоставить исследователям новый способ контроля над белками в синапсах и, как следствие, лечения расстройств, характеризующихся синаптической дисфункцией.