РНК формирует пространственные компартменты в клеточном ядре

Человеческий геном — это обширная «библиотека» с более чем 20 000 «инструкций» (генов), определяющих строение и функции разных типов клеток. Основа клеточной специализации — регуляция экспрессии генов, то есть способность клетки включать или выключать определённые наборы генов.

В ядре клетки более шести футов (≈1.8 м) генетического материала упаковано в пространстве, в 50 раз меньшем ширины человеческого волоса. Ключевой вопрос: как организована эта «библиотека» и как клеточные механизмы находят нужные гены среди тысяч других?

Исследование лаборатории профессора биологии Митчелла Гуттмана, проведённое под руководством бывшей аспирантки лаборатории Софии Киньодос, показало, что молекулы некодирующей РНК отвечают за формирование «отсеков» (компартментов) внутри ядра и направляют ключевые молекулы к определённым участкам генома. В аналогии с библиотекой эти молекулы РНК действуют как «полки», организующие группы генов и взаимодействующие с ними механизмы.

Понимание пространственной организации генетического материала — ключ к пониманию основ жизни. Дисфункция в ядре является отличительной чертой многих заболеваний, включая рак и нейродегенеративные расстройства.

Исследование стало возможным благодаря мощному инструменту RD-SPRITE (RNA and DNA Split-Pool Recognition of Interactions by Tag Extension), разработанному в лаборатории Гуттмана. Метод маркирует молекулы РНК и ДНК уникальными штрихкодами в зависимости от их местоположения в клетке, что позволяет анализировать их пространственное расположение.

«Этот инструмент — то, о чём я мечтал со времён аспирантуры... Это меняет то, на что мы можем смотреть в мире РНК. Это как разработать новый микроскоп», — говорит Митчелл Гуттман.

Планируется использовать RD-SPRITE для сравнения пространственной организации ядра в здоровых клетках и клетках при заболеваниях, чтобы понять, как на экспрессию генов и физическую структуру ядра влияют патологические состояния.