РНК-редактирование отвечает за выживание осьминогов в холодной воде

Исследователи обнаружили, что ключом к выживанию осьминогов в ледяной воде является не разница в последовательности ДНК генов, а разница в редактировании РНК.

Новое исследование под руководством молекулярного нейрофизиолога Джошуа Розенталя и его аспирантки Сандры Гарретт из Медицинского кампуса Университета Пуэрто-Рико в Сан-Хуане было опубликовано в журнале Science.

Низкие температуры могут нарушать работу белков, ответственных за нервные сигналы. Когда нервная клетка возбуждается, белковые каналы открываются или закрываются, позволяя ионам калия входить или выходить. Холод может замедлить закрытие каналов и остановить способность нейронов к возбуждению.

Розенталь и Гарретт предположили, что для выживания осьминогов в ледяных водах Арктики и Антарктики должны были произойти изменения в последовательности ДНК.

Чтобы проверить эту теорию, исследователи сравнили виды осьминогов из холодных вод Антарктики и тепловодных осьминогов с рифов Пуэрто-Рико. Изучив гены калиевых каналов, они обнаружили практически идентичные последовательности ДНК.

Затем они вставили эти гены в яйцеклетки лягушки, чтобы измерить электрическую активность каждого канала. Снова оказалось, что каналы обоих видов функционируют одинаково. Но если бы канал холодноводного осьминога закрывался с той же скоростью, что и у тепловодного вида, он закрывался бы в 60 раз медленнее. Как же тогда выживает осьминог?

Учёные поняли, что должно работать РНК-редактирование. При этом процессе клетки синтезируют РНК-версию определённой ДНК с изменённой последовательностью нуклеотидов, что изменяет аминокислоты и функцию белка. Исследователи обнаружили, что антарктический вид редактирует свою РНК в девяти различных местах, меняя последовательность аминокислот в калиевом канале.

Один сайт, известный как I321V, критически важен для выживания в холоде, так как он изменяет скорость закрытия калиевого канала более чем на 50%. Чем холоднее среда обитания осьминога, тем чаще обнаруживаются редактирования в этом месте.

Это исследование показывает, что РНК-редактирование может играть значительную роль в адаптации организмов.