Роль созревания РНК в развитии органов у млекопитающих

Ученые из России и Германии создали полногеномный атлас изменений альтернативного сплайсинга в процессе развития для семи органов у шести видов млекопитающих и курицы.

Исследование опубликовано в журнале Nature Genetics.

По мере созревания кодирующей белок РНК у эукариот происходит сплайсинг: некоторые части вырезаются, а оставшиеся фрагменты сшиваются. Альтернативный сплайсинг означает, что один и тот же фрагмент РНК может быть либо вырезан из зрелой РНК, либо оставлен в ней. В этом случае один ген может кодировать несколько РНК и, следовательно, несколько белков. Хотя известно, что альтернативный сплайсинг необходим для правильного развития и функционирования многих тканей, а его нарушения могут вызывать проблемы со здоровьем, его функция и регуляция на общегеномном уровне все еще очень плохо изучены. Сравнительные исследования альтернативного сплайсинга у разных видов проводились в основном на взрослых организмах, но ученые полагают, что он играет очень важную роль в развитии организма.

Профессор Филипп Хайтович и научный сотрудник Павел Мазин из Центра нейробиологии и восстановления мозга Сколтеха (CNBR) и их коллеги из Гейдельбергского университета (Германия) решили восполнить этот пробел. Они использовали технологию секвенирования РНК для создания атласа альтернативного сплайсинга для семи различных органов шести видов млекопитающих и одного вида птиц на разных стадиях их развития — от начала органогенеза до полового созревания.

Команда продемонстрировала фундаментальную важность альтернативного сплайсинга в формировании таких органов, как мозг, сердце и семенники. В то же время для печени, почек и яичников изменения альтернативного сплайсинга оказались гораздо слабее и, кроме того, очень похожими у всех изученных видов. Эти изменения были обнаружены в основном в генах, экспрессирующихся на более поздних стадиях развития и одновременно в нескольких тканях. Это позволяет предположить, что альтернативный сплайсинг нужен в основном для создания тканеспецифичных изоформ белков, которые работают в различных тканях.

«Альтернативный сплайсинг сложно изучать из-за высокого биологического и экспериментального шума. Другой проблемой в этом проекте был огромный объем данных: нам пришлось обработать около 2000 образцов общей сложностью в несколько терабайт. Тем увлекательнее было видеть, как из этого хаоса возникают закономерности и новые идеи», — говорит ведущий автор Павел Мазин.