Новый метод обнаруживает скрытую популяцию регуляторных молекул в клетках
Исследователи из UC Santa Cruz разработали новую технику секвенирования РНК, которая значительно расширила недавно открытое семейство малых РНК, некоторые из которых связаны с прогрессированием рака.
Метод, описанный в статье, опубликованной 3 августа в Nature Methods, обеспечивает чувствительное обнаружение малых РНК, химически модифицированных (метилированных) после транскрипции с генома. Учёные применили его и выявили обилие модифицированных фрагментов, производных от транспортных РНК (тРНК), в клетках дрожжей и человека.
«Транспортные РНК — одни из самых многочисленных малых РНК во всех организмах, и оказывается, клетки просто усеяны их маленькими кусочками. Мы обнаружили, что многие из этих фрагментов скрыты от стандартных анализов из-за модификаций РНК», — сказал первый автор Аарон Козен.
Старший автор Тодд Лоу отметил, что метод открывает новые возможности в быстро развивающейся области исследований РНК: «С нашим методом наблюдается более чем трёхкратное увеличение общего обнаружения фрагментов транспортных РНК».
Хотя роль тРНК в трансляции генетического кода в белки вместе с матричной и рибосомальной РНК была определена десятилетия назад, открытие РНК-интерференции и генетической регуляции с помощью микроРНК революционизировало понимание учёными роли РНК. С тех пор в клетках было обнаружено ошеломляющее изобилие и разнообразие малых РНК.
«За последние пять лет мы начинаем видеть, что транспортные РНК не просто переводят гены в белки — они расщепляются на фрагменты, которые выполняют другие функции в клетке. Совсем недавно было обнаружено, что подмножество этих фрагментов подавляет прогрессирование рака молочной железы», — пояснил Лоу.
Фрагменты тРНК можно обнаруживать и анализировать с помощью методов высокопроизводительного секвенирования. Однако ключевой этап в протоколе секвенирования РНК блокируется определёнными модификациями РНК с добавлением метильных групп, которые широко распространены в транспортных РНК. Исследователи разработали ферментативный метод, удаляющий эти модификации перед секвенированием.
Чтобы усилить метод, команда UCSC разработала вычислительный анализ данных секвенирования для идентификации и картирования конкретных модификаций и оценки их распространённости. Эта методология позволила точно предсказать ранее документированные паттерны модификаций тРНК в дрожжах. Применяя технику к клеткам человека, учёные смогли зафиксировать большое количество ранее не картированных модификаций.
«В геноме человека эта конкретная модификация была картирована только для 10–15% транспортных РНК, а с нашим методом мы смогли картировать практически все из них. Это значительно ускоряет темп открытий», — заявил Лоу.