Новое исследование, опубликованное в журнале Nature группой ученых из Тель-Авивского университета, Медицинского центра Шиба и Чикагского университета, показало, что РНК, считающаяся шаблоном ДНК для трансляции белков, часто появляется с дополнительной буквой — и эта буква является нормативным ключом. для контроля экспрессии генов. Открытие новой буквы, обозначающей тысячи транскриптов мРНК, даст представление о различных функциях РНК в клеточных процессах и их вкладе в развитие заболеваний.
«До недавнего времени считалось, что эпигенетика, регуляция экспрессии генов за пределами первичной информации, кодируемой ДНК, опосредуется модификациями белков и ДНК», — сказал профессор Гиди Рехави, заведующий кафедрой онкологии медицинского факультета им. Саклера ТАУ и глава отделения Центр исследования рака в Медицинском центре Шиба. «Новые открытия выводят РНК на центральное место в эпигенетике».Исследование, проведенное совместно профессором Речави и профессором Чуаном Хе, почетным профессором химии Джона Т. Уилсона и исследователем Медицинского института Говарда Хьюза при Чикагском университете, и проведенное группой исследователей из TAU, Sheba, и Чикаго, представляет собой прорыв в понимании того, как регулируются РНК.
«Это открытие еще больше открывает нам окно в совершенно новый мир биологии, — сказал профессор Хе. «Эти модификации имеют большое влияние почти на каждый биологический процесс».Количество модифицированных нуклеотидов (букв) в РНК в 10 раз больше, чем количество букв в ДНК.
Но чем объясняется эволюционное стремление к созданию большого алфавита РНК? Молекулы РНК выполняют широкий спектр функций, включая хранение генетической информации, а также каталитическую, структурную и регуляторную активность.
Это контрастирует с важной, но одномерной функцией ДНК по кодированию генетической информации.«140 или около того различных модификаций, украшающих РНК, значительно увеличивают словарный запас РНК и позволяют различным типам РНК, включая мРНК, рРНК, тРНК, миРНК, миРНК и днРНК, реализовывать свои универсальные действия», — сказал профессор Рехави.
Группа профессора Рехави, возглавляемая Дэном Доминиссини и Шэрон Мошковиц, четыре года назад начала изучать ландшафт химических модификаций информационной РНК (мРНК) с помощью специфической модификации: добавления метильной группы в положение 6 аденозина (m6A) в мРНК. . Затем исследовательская группа показала, что эта модификация специфична для уникальных участков молекул мРНК и что модификация может быть «прочитана» определенными белками. Они также показали, что эта модификация динамична и реагирует на раздражители окружающей среды.Эти результаты дополнили идентификацию группы профессора Хе из Чикагского университета во время фермента (FTO), который удаляет метки m6A с мРНК. Демонстрация обратимого процесса, который украшает мРНК и влияет на ее стабильность, переводимость, сплайсинг и локализацию, открыла новую область «эпигенетики» РНК, известную как «эпитранскриптомика».
В своем новом исследовании исследователи раскрыли новую динамическую модификацию мРНК — метилирование положения 1 аденозина (m1A). Важно отметить, что эта модификация, как было показано, локализована в контрольной позиции рядом с началом трансляции белка и связана с повышенным синтезом белка.
Тысячи генов украшены этой модификацией, позволяя клеткам регулировать экспрессию белков, необходимых для ключевых биологических процессов.«Мы ожидаем, что нарушение этого нового механизма регуляции будет связано с такими болезненными состояниями, как рак и нейродегенеративные расстройства», — сказал профессор Рехави.В настоящее время исследовательские группы изучают клеточные процессы, участвующие в «записи» и «стирании» m1A, а также биохимические пути, регулируемые этой новой модификацией РНК.
В будущем они планируют изучить роль метилирования m1A в эмбриональном развитии и его участие в развитии рака и нейродегенеративных расстройств.