Клеточные «почтовые индексы» направляют молекулы РНК к нужным локациям

Исследователи из Института науки Вейцмана обнаружили систему «почтовых индексов» в клетке, которая обеспечивает доставку всех молекул РНК в нужное место и в нужное время.

Как работает система навигации РНК

После производства в ядре часть РНК остаётся там для регуляции экспрессии генов, но большинство (особенно несущие инструкции для синтеза белков) должны переместиться в цитоплазму. Механизмы этой навигации оставались неясными: одни исследования указывали на роль концов линейных РНК, другие — на короткие сегменты внутри молекул как на «ZIP-коды», но данные были противоречивыми.

Массовый параллельный анализ

Используя разработанную в лаборатории технику «массово-параллельного РНК-анализа», учёные смогли одновременно изучить тысячи различных сегментов РНК. Они вставляли эти сегменты в различные «хозяева» — линейные или кольцевые РНК, — а затем вводили их в миллионы клеток. Разделяя ядро и цитоплазму, исследователи определяли конечное местоположение РНК.

Ключевые открытия

  • Обнаружены ZIP-коды: Из примерно 8000 протестированных генетических сегментов несколько десятков действительно функционируют как ZIP-коды. Они дают инструкции: остаться в ядре, немедленно переместиться в цитоплазму или задержаться в ядре перед перемещением.
  • Обнаружены «почтовые клерки»: Найдены белки, которые связываются с РНК, «считывают» их ZIP-коды и направляют молекулы в закодированные локации. Блокировка активности этих белков нарушала доставку.
  • Разделение для линейных и кольцевых РНК: Система чётко разделена:
    • Один и тот же ZIP-код может направлять РНК в разное место в зависимости от её формы (линейная или кольцевая).
    • Сортировкой занимаются два разных набора «клерков». Например, белок IGF2BP1 связывается в основном с линейными РНК, способствуя их экспорту из ядра. Белок SRSF1 специализируется на удержании кольцевых РНК в ядре.

Практическое значение

Открытия важны для разработки РНК-терапий:

  • Понимание навигации поможет создавать искусственные РНК с заданными свойствами. Например, для максимальной выработки белка РНК-лекарство можно спроектировать так, чтобы оно проводило больше времени в цитоплазме.
  • Особую ценность это представляет для кольцевых РНК, которые стабильнее линейных и всё чаще используются в дизайне лекарств, но изучены хуже.

Как отмечает профессор Игорь Улицкий: «Понимание того, как [РНК] попадают в свои локации в клетке, может помочь сконструировать искусственные РНК с желаемыми свойствами».