Учёные выяснили, как множественные элементы РНК контролируют биогенез микроРНК
МикроРНК (miRNAs) — это короткие некодирующие РНК, которые не производят белки, но играют ключевую роль в регуляции стабильности матричных РНК (мРНК) и их трансляции в белки. Аномальная экспрессия miRNAs связана с рядом заболеваний человека, включая различные типы рака, из-за дефектов, приводящих к повышению уровня онкогенных мРНК или снижению уровня мРНК-супрессоров опухолей.
Экспрессия miRNAs в клетках должна строго контролироваться. За начальный этап их созревания — расщепление первичных микроРНК (pri-miRNAs) в предшественники (pre-miRNAs) — отвечает человеческий комплекс Microprocessor. Ранее было известно, что на этот процесс влияют элементы РНК в апикальной петле, базальном сегменте и нижнем стебле структуры pri-miRNA. Однако оставалось неясным, существуют ли регуляторные элементы в верхнем стебле pri-miRNA.
Исследовательская группа под руководством профессора Туан Ань Нгуена из HKUST обнаружила, как элементы РНК в верхнем стебле pri-miRNAs влияют на работу Microprocessor. Учёные:
- Создали надёжную систему очистки белка из человеческих клеток.
- Провели высокопроизводительные ферментологические анализы, в которых Microprocessor расщеплял примерно 200 000 рандомизированных pri-miRNAs.
- Проанализировали результаты с помощью секвенирования нового поколения и биоинформатических инструментов.
- Подтвердили выводы в человеческих клетках.
Было обнаружено несколько элементов РНК в верхнем стебле pri-miRNAs, критически важных для регуляции экспрессии различных miRNAs в клетках человека. Их присутствие приводит к тому, что при расщеплении pri-miRNA комплексом Microprocessor:
- образуется меньше продуктов,
- или вместо исходных сайтов расщепления генерируются альтернативные.
Это влияет на уровень экспрессии miRNAs, что приводит к нарушению регуляции последующего производства белков из мРНК и аномальной активности клеток.
Значение исследования:
- Работа углубляет понимание причин разного уровня miRNAs в различных клеточных процессах и miRNA-связанных заболеваний человека.
- Целенаправленное воздействие на обнаруженные элементы РНК может позволить восстановить нормальный уровень аномально экспрессирующихся miRNAs, что открывает путь к разработке клинических miRNA-ориентированных методов диагностики и терапии.
Дальнейшие планы команды:
- Усовершенствовать высокопроизводительные анализы, создавая новые РНК-субстраты и модифицируя белки, чтобы идентифицировать больше критических для производства miRNA элементов РНК.
- Использовать различные подходы, включая технологию редактирования генов, для модификации обнаруженных в этом и предыдущем исследовании (Nucleic Acids Research) элементов РНК с целью точного контроля уровня miRNAs в клеточных системах. Ожидается, что это заложит основу для будущей разработки терапевтических методов, нацеленных на эти элементы РНК.