Расшифрован механизм сортировки микроРНК для межклеточной коммуникации

Исследователи из Института ISREC Школы наук о жизни EPFL выяснили механизм, по которому одни микроРНК удерживаются внутри клетки, а другие секретируются и доставляются к соседним клеткам.

Модуляторы, рожденные внутри клеток

МикроРНК — это небольшие молекулы РНК, которые могут напрямую модулировать стабильность матричных РНК (мРНК), являющихся предшественниками всех клеточных белков. Недавние исследования показали, что микроРНК упаковываются в экзосомы (небольшие внеклеточные везикулы) и секретируются многими типами клеток. Это позволяет экзосомным микроРНК «перепрограммировать» экспрессию генов в клетках, которые их поглотили.

Сортировка микроРНК

Состав микроРНК в экзосомах может отличаться от состава в клетке-производителе. Это указывает на активную регуляцию процесса сортировки. При поддержке Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique (SNSF) группа Микеле Де Пальма из EPFL и Швейцарского института биоинформатики (SIB) выявила ключевой механизм.

С помощью RNA sequencing и биоинформатического моделирования данных ученые обнаружили, что сортировка микроРНК в экзосомы напрямую контролируется обилием их мишеней-мРНК в клетке-производителе:

• Если уровень мишеней-мРНК для данной микроРНК в клетке растет, микроРНК с большей вероятностью удерживается в клетке и исключается из экзосом.
• Если уровень мишеней-мРНК падает, микроРНК загружается в экзосомы и секретируется.

Таким образом, секреция микроРНК через экзосомы — это механизм, с помощью которого клетки быстро избавляются от микроРНК, находящихся в избытке по отношению к их мишеням-мРНК.

Для подтверждения использовались лентивирусные векторы для введения или удаления определенных микроРНК или их мишеней-мРНК в клетках. Эти эксперименты показали, как микроРНК могут динамически перемещаться из цитоплазмы клетки в экзосомы в ответ на изменения уровней РНК.

Биологические маркеры

МикроРНК, содержащиеся в циркулирующих экзосомах («сигнатуры микроРНК»), все чаще рассматриваются как потенциальные биомаркеры болезни и ответа на терапию. Новое исследование помогает понять, как такие сигнатуры в крови (например, у пациентов с некоторыми типами рака) могут отражать измененные профили экспрессии мРНК в опухолях.

Также было показано, что, хотя значительная часть поглощенных микроРНК может деградировать, они сохраняют способность модулировать экспрессию генов в клетке-мишени. Клетки производят огромное количество экзосом, упакованных микроРНК, что указывает на активный обмен генетической информацией между клетками разного типа и происхождения.