Новый инструмент для картирования взаимодействий РНК-ДНК поможет расшифровать функции генов

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новый инструмент для идентификации взаимодействий между молекулами РНК и ДНК. Инструмент под названием MARGI (Mapping RNA Genome Interactions) — первая технология, способная предоставить полный перечень всех молекул РНК, взаимодействующих с сегментом ДНК, а также местоположение всех этих взаимодействий — всего за один эксперимент.

Молекулы РНК могут присоединяться к определенным последовательностям ДНК, помогая регулировать количество белка, производимого этими конкретными генами в данный момент времени и в данной клетке. Зная, какие гены производят эти регуляторные РНК, исследователи могут начать идентифицировать новые функции и инструкции, закодированные в геноме.

"Большая часть последовательности человеческого генома теперь известна, но мы все еще не знаем, что означает большинство этих последовательностей", — сказал Шэн Чжун, профессор биоинженерии и ведущий автор исследования. "Чтобы лучше понять функции генома, было бы полезно иметь полный каталог всех молекул РНК, взаимодействующих с ДНК, и с какими последовательностями они взаимодействуют. Мы разработали инструмент, который может дать нам эту информацию".

Чжун и его команда опубликовали свои выводы в февральском выпуске журнала Current Biology.

Существующие методы изучения взаимодействий РНК-ДНК способны анализировать только одну молекулу РНК за раз, что делает невозможным анализ всего набора взаимодействий РНК-ДНК с участием сотен молекул РНК.

"Анализ всех этих взаимодействий может занять годы", — сказал Три Нгуен, аспирант по биоинженерии и соавтор исследования.

С помощью MARGI весь набор взаимодействий РНК-ДНК можно проанализировать в одном эксперименте, который занимает от одной до двух недель.

Методика MARGI начинается со смеси, содержащей ДНК, разрезанную на короткие фрагменты, и РНК. В этой смеси подмножество молекул РНК взаимодействует с определенными фрагментами ДНК. Затем добавляется специально разработанный линкер, чтобы соединить взаимодействующие пары РНК-ДНК. Связанные пары РНК-ДНК селективно извлекаются, а затем преобразуются в химерные последовательности, которые можно все сразу прочитать с помощью высокопроизводительного секвенирования.

Команда Чжуна проверила точность метода, оценив, дает ли он ложноположительные результаты. Исследователи смешали РНК и ДНК из клеток плодовой мушки и человека, создав как "истинные" пары РНК-ДНК (полностью человеческие или полностью мушьи), так и "ложные" (половина человеческая, половина мушья) — те, которые не должны обнаруживаться. Затем команда просканировала всю смесь с помощью MARGI. Метод обнаружил большой набор истинных взаимодействий РНК-ДНК, но также выявил примерно 2% ложных.

"Этот метод не идеален, но это важный шаг к созданию полной функциональной аннотации генома", — сказал соавтор Бхарат Шридхар.