Новый мощный инструмент для анализа РНК-метилтрансфераз открывает неизведанные области регуляции генов

Исследователи из Института рака Хантсмана (HCI) Университета Юты разработали новый мощный метод для идентификации мишеней группы ферментов — РНК-цитозиновых метилтрансфераз (RMT) — в человеческой РНК. Метод был применён к ферменту NSUN2, связанному с умственной отсталостью и раком у людей, и обнаружил множество ранее неизвестных мишеней, что подтвердило его эффективность. Результаты опубликованы в журнале Nature Biotechnology 21 апреля.

Хотя RMT известны много лет, о большинстве этих ферментов у человека практически ничего не известно. Новый метод позволяет быстро идентифицировать прямые РНК-мишени для каждой человеческой RMT.

РНК в клетках передаёт генетическую информацию от ДНК для кодирования белков. Цитозиновая метиляция — процесс присоединения метильных групп к цитозиновым основаниям в молекулах РНК — катализируется RMT. Метиляция может регулировать поток генетической информации и менять взаимодействие РНК с белками.

Изучение метиляции РНК затруднено из-за ограничений существующих методов, так как в клетке тысячи типов РНК, и лишь малый процент является мишенью конкретной RMT. Первый шаг — обогащение, то есть выделение и концентрация целевых молекул РНК.

Новый метод обогащения

Метод использует специальный «химический сшивающий агент», который физически соединяет RMT с РНК, которую она пытается метилировать. Этот агент похож на цитозин, поэтому фермент пытается его метилировать, но вместо этого «сшивается» с РНК, точно указывая на место предполагаемой метиляции. Поскольку метод требует, чтобы фермент связался с РНК и начал акт метилирования, он значительно повышает точность идентификации истинных мишеней.

Результаты

• Метод даёт 200-кратное обогащение (при том что 2-кратное ранее считалось отличным результатом), а для некоторых типов РНК — более 700-кратное.
• После обогащения образцы анализируют с помощью высокопроизводительного секвенирования.
• Во время секвенирования было сделано важное открытие: целевой цитозин в модифицированной РНК более чем в 50% случаев определялся как гуанозин. Поиск таких замен «цитозин → гуанозин» позволяет в одном эксперименте точно определить мишень.

Значение метода

Из десяти известных у человека цитозиновых RMT изучены лишь две, и то частично. Остальные восемь практически не исследованы, хотя некоторые связаны с раком, бесплодием и генетическими нарушениями. Новый инструмент открывает возможности для изучения этих заболеваний, для анализа которых ранее не было подходящих методов.