Карта РНК ядра млекопитающих раскрывает новые данные о регуляции генов

Ядро клетки содержит особые структуры — ядерные тельца или домены, чьи функции только начинают изучаться. Некоторые из них насыщены молекулами матричной РНК (мРНК) — "сообщениями" генов.

Исследователи из Университета Торонто провели первое масштабное исследование РНК-транскриптов, ассоциированных с разными ядерными тельцами в человеческих клетках. Их работа указывает на то, что эти структуры действуют как хабы для координации регуляции генов и клеточного деления.

"Наши данные проливают свет не только на РНК-состав разных ядерных доменов, но и дают подсказки о функциях некоторых из них", — сказал старший автор исследования Бенджамин Бленкоу.

Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell.

Метод и открытие

Постдок Расим Барутчу и аспирант Минкун Ву применили метод APEX-Seq. Фермент APEX сливали с белками-маркерами, резидентными в разных ядерных тельцах, что позволило пометить и идентифицировать близлежащие РНК с помощью секвенирования.

Команда обнаружила сотни и тысячи новых РНК, ассоциированных с ядерными тельцами. Ранее лишь несколько транскриптов были известны для некоторых из этих структур.

Ключевая роль ядерных speckles

Особенно выделились данные по ядерным speckles. С ними было ассоциировано неожиданно много РНК-транскриптов с удержанными интронами — некодирующими сегментами, которые обычно вырезаются в процессе сплайсинга перед выходом мРНК из ядра.

Анализ показал, что speckles связаны с классом интронов, чье вырезание задержано. Эти транскрипты принадлежат генам, контролирующим различные аспекты регуляции генов и клеточного цикла.

Предложенная модель

Исследователи предложили модель, согласно которой speckles могут координировать удаление интронов, чтобы регулировать выход мРНК из ядра и их последующую трансляцию в белки. Этот механизм обеспечивает быстрый клеточный ответ на сигналы для производства нужных белков в нужное время.

Когда целостность speckles нарушали, это изменяло сплайсинг удержанных интронов, в том числе в генах, непосредственно участвующих в контроле клеточного цикла.

"Мы обнаружили механизм, включающий дифференциальное удержание интронов, связанный с целостностью speckles, который может играть важную роль не только в нормальном делении клеток, но и в том, как оно нарушается при раке", — отметил Бленкоу.

Другие наблюдения

Большое количество транскриптов с удержанными интронами также было найдено у ядерной ламины на периферии ядра, однако функциональная значимость этого наблюдения пока неясна.

Исследователи надеются, что их данные откроют новые направления в изучении функций ядерных телец.