Учёные раскрыли механизм работы SINEUP — РНК, усиливающей синтез белка

Международная группа учёных под руководством специалистов из RIKEN Center for Integrative Medical Sciences и Yokohama City University обнаружила ключевой механизм, с помощью которого функциональные некодирующие РНК типа SINEUP усиливают производство белков целевыми матричными РНК (мРНК). SINEUP — это недавно открытый тип РНК, который специфически усиливает синтез белков на мРНК, что потенциально важно для разработки терапии заболеваний, связанных с недостаточной выработкой определённого белка.

Раньше считалось, что ДНК просто транскрибируется в РНК, которая затем транслируется в белки. Сейчас известно, что роль РНК сложнее. Хотя почти вся ДНК транскрибируется в РНК, только 30% РНК транслируется в белки. Оставшиеся 70% выполняют такие функции, как усиление экспрессии генов, эпигенетическая регуляция и — в случае SINEUP — ап-регуляция производства белков целевой РНК.

Исследование, опубликованное в Nucleic Acids Research, было посвящено SINEUP. По сути, это «генетические паразиты», встроившиеся в геном в виде повторяющихся элементов. Хотя было известно, что они усиливают активность связанных с ними мРНК, механизм этого действия оставался загадкой.

Хадзуки Такахаши (RIKEN), один из авторов-корреспондентов статьи, поясняет: «Мы хотели выяснить механизм действия SINEUP. Понимание того, как работают эти РНК, стало бы огромным прорывом, потому что существует множество заболеваний, вызванных неспособностью генов создавать достаточное количество определённого белка. Знание механизма работы SINEUP могло бы дать нам способ это исправить».

У группы уже были зацепки из предыдущих исследований. Они заметили, что SINEUP влияют на действие своей целевой мРНК только тогда, когда они транспортируются вместе с ней из ядра клетки в цитозоль, где происходит синтез белка.

В ходе серии экспериментов с естественными и искусственными SINEUP, снабжёнными флуоресцентным белком для отслеживания их перемещений, учёные обнаружили, что два белка, связывающие РНК — PTBP1 и HNRNPK — взаимодействуют с SINEUP, обеспечивая их транспорт и делая возможным их воздействие на мРНК. Эти два белка интересны тем, что, как было установлено, они совместно работают в различных биологических функциях, например, в поддержании плюрипотентности клеток. Они также биологически очень важны: показано, что «нокаут» гена HNRNPK у мышей приводит к эмбриональной летальности.

Пьеро Карнинци (RIKEN), руководитель исследовательской группы, говорит: «Мы очень рады, что обнаружили роль этих связывающих белков в активности SINEUP. Благодаря способности SINEUP специфически модулировать трансляцию целевых мРНК по мере необходимости, они идеально подходят для будущей терапии у людей, где повышение уровня конкретного белка может оказать терапевтический эффект. Существуют сотни заболеваний, которые выиграли бы от лечения SINEUP, вызванных дефицитом одной функциональной копии гена — эти заболевания известны под общим термином гаплонедостаточность. Кроме того, SINEUP обладают потенциалом для усиления в настоящее время ограниченного производства антител-лекарств. Понимание механизма SINEUP и других функциональных длинных некодирующих РНК — очень важный первый шаг для будущего применения этих РНК для улучшения здоровья человека».