Мелкие агрегаты служат временными хранилищами РНК, регулируемыми нейронной активностью

Клеткам необходимо постоянно адаптировать уровень активности определённых генов. Это особенно важно для нейронов, где синапсы должны многократно перестраиваться. Для этих процессов молекулы матричной РНК (мРНК) доставляют белковые "чертежи" в нужное место в нужное время.

В регуляции этих сложных процессов важную роль играют РНК-гранулы — мелкие агрегаты из различных РНК-связывающих белков и мРНК. В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, команда под руководством профессора LMU Майкла Киблера детально описала, как определённые РНК-гранулы меняются в зависимости от нейронной активности.

Исследователи изучили гранулы, содержащие РНК-связывающий белок DDX6. Было известно, что этот белок является важным компонентом гранул и может регулировать трансляцию — процесс преобразования генетической информации в белки. "Мы использовали DDX в качестве маркера для исследования регуляции этих гранул в нейронах в физиологических условиях", — говорит ведущий автор исследования Карл Бауэр.

Учёные продемонстрировали как в клеточных культурах, так и на животной модели, что размер этих гранул уменьшается по мере созревания нейрона, но их количество увеличивается. "Это говорит о том, что гранулы растворяются, а их компоненты перераспределяются в клетке", — отмечает Бауэр. В параллельном исследовании (опубликованном в том же номере журнала) партнёры из Ниццы под руководством профессора Флоренс Бесс показали, что эти РНК-гранулы играют важную роль на протяжении всей жизни организма, вплоть до физиологического старения.

Гранулы DDX6-RNA функционируют как временные "хранилища РНК"

По мере созревания нейронов их синаптическая активность экспоненциально возрастает. Исследователи предположили, что существует корреляция между нейронной активностью и размером РНК-гранул. Дальнейшие эксперименты подтвердили эту гипотезу:

• При стимуляции клеток гранулы уменьшались.
• При подавлении синаптической активности они снова увеличивались.

Кроме того, учёные обнаружили, что в формировании гранул участвует ещё один РНК-связывающий белок — Staufen2. Без Staufen2, который, среди прочего, участвует в транспорте мРНК в клетке, гранулы не увеличивались даже при подавлении синаптической активности. Также для роста гранул был необходим приток РНК.

Обобщая полученные данные, учёные пришли к выводу, что гранулы DDX6-RNA функционируют как временные хранилища РНК и участвуют в регуляции нейронной активности: специфические мРНК могут доставляться к гранулам белком Staufen2 и храниться там в неактивном состоянии до момента высвобождения по требованию.

Авторы ожидают, что мРНК в других типах клеток также регулируются путём образования гранул. Таким образом, эти результаты вносят долгосрочный вклад в первое механистическое понимание того, как клетки реагируют на внешние и внутренние воздействия, временно и пространственно регулируя мРНК и их трансляцию.