Учёные впервые увидели, как организованы молекулы РНК в клетках

Исследователи из Университета Монреаля совместно с коллегами из США впервые визуализировали, как молекулы РНК организованы внутри клеток.

В исследовании, опубликованном в Molecular Cell, учёные использовали микроскопию сверхвысокого разрешения, чтобы изучить, как трёхмерная организация матричных РНК (мРНК) меняется в зависимости от их местоположения в клетке. Результаты показывают, что десятилетиями существовавшая догма требует пересмотра.

«Поток информации от ДНК к белку подразумевает копию последовательности ДНК, называемую матричной РНК, которая служит шаблоном для синтеза белка. Как эти полимеры РНК компактизируются и организуются в клетках, чтобы позволить синтез белка, до сих пор было неизвестно, отчасти из-за отсутствия технологий для визуализации этих молекул в высоком разрешении», — пояснил старший автор исследования Даниэль Ценклузен.

Долгое время считалось, что все молекулы мРНК во время синтеза белка приобретают специфическую конформацию: два конца молекулы сближаются, образуя стабильный так называемый комплекс «замкнутой петли». Новое исследование показывает, что эта давняя модель является чрезмерным упрощением.

«Мы наблюдали, что матричные РНК существуют во множестве различных конфигураций в клетках, но не в ранее предполагаемой стабильной конформации "замкнутой петли". Это было очень неожиданно для нас, поскольку эта модель есть в каждом учебнике, описывающем этот важный процесс», — отметил первый автор исследования Шриватсан Адиварахам.

Учёные обнаружили, что мРНК в клетках могут существовать во многих конформациях, но в основном как очень компактные молекулы. Это наиболее выражено, когда синтез белка подавлен или мРНК секвестрированы в специфические субклеточные компартменты, такие как стрессовые гранулы — образования, похожие на патологические агрегаты, часто обнаруживаемые при нейродегенеративных заболеваниях.

«Наши выводы меняют то, как мы думаем о многих аспектах метаболизма мРНК, и в частности о том, как мРНК организована во время синтеза белка. Регуляция этого процесса важна для всех клеток, но особенно для раковых клеток, которым требуются высокие уровни синтеза белка для неуклонного роста», — подчеркнул Ценклузен.

Исследование также иллюстрирует важность фундаментальной науки и необходимости постоянно развивать новые технологии. «Технологические достижения позволяют нам заново взглянуть на вопросы, которые мы давно считали решёнными, только чтобы понять, что мы далеки от их истинного понимания».

Следующим шагом в лаборатории Ценклузена станет дальнейшее развитие технологических подходов, позволивших сделать это открытие — микроскопии одиночных молекул и сверхвысокого разрешения — для получения ещё более детального понимания механизмов регуляции генов и того, как она нарушается при различных заболеваниях.