Американские исследователи выяснили механизм, поддерживающий число хромосом в клетках на постоянном уровне. Ранее считалось, что за это отвечают гены, кодирующие белки. Оказалось, что ключевым регулятором этого процесса является длинная некодирующая РНК. Отчет об исследовании опубликован в журнале Cell; Техасский университет, где было проведено исследование, выпустил пресс-релиз.
Исследовательский коллектив под руководством профессора Джошуа Мендела (Joshua Mendell) занимался изучением регуляции ответа на повреждение ДНК. Выяснилось, что при повреждении генома активируется малоизученная некодирующая РНК млекопитающих, которую исследователи назвали NORAD (noncoding RNA activated by DNA damage, некодирующая РНК, активируемая повреждением ДНК). Внимание ученых привлекли чрезвычайная сохранность этой РНК в эволюции млекопитающих, а также высокий уровень экспрессии кодирующего ее гена — от 500 до 1000 копий в каждой клетке.
Дальнейшее изучение NORAD показало, что ее инактивация вызывает анэуплоидию (непостоянство числа хромосом) в стабильных до этого клеточных линиях. Причиной анэуплоидии становились белки семейства PUMILIO — PUM1 и PUM2, которые, связываясь с мРНК, служат отрицательными регуляторами экспрессии генов. Они играют важную роль в контроле клеточного цикла, активности нейронов и других процессах, однако их чрезмерная активность в ходе деления клетки приводит к подавлению трансляции и, как следствие, аберрациям митоза, приводящим к неверному числу хромосом.
Оказалось, что NORAD связывает белки семейства PUMILIO, оставляя свободными лишь необходимое их количество, не нарушающее ход митоза. За счет этого нормальная экспрессия NORAD необходима для сохранности числа хромосом в поколениях клеток, а ее подавление приводит к выраженной анэуплоидии.
Поскольку нестабильность числа хромосом является важным фактором злокачественного перерождения клеток, исследователи надеются, что их открытие сможет найти применение в онкологических исследованиях и разработках.
Длинные некодирующие РНК (lncRNA) попали в поле зрения исследователей недавно. Это гетерогенное и многочисленное (предположительно десятки тысяч в человеческом геноме) семейство РНК характеризуется длиной более чем в 200 нуклеотидов и отсутствием распознаваемой открытой рамки считывания. Функции большинства из них пока не изучены, однако уже сейчас ясно, что они производят многочисленные эффекты на внутриклеточные функции, связанные с развитием организма и возникновением заболеваний.
В процессе синтеза белка участвуют три типа РНК: матричная, или информационная (мРНК) копирует с ДНК информацию об аминокислотной последовательности белка и служит матрицей для его синтеза; рибосомальная (рРНК) является структурным элементом рибосомы, осуществляющей этот синтез; транспортная (тРНК) доставляет к месту синтеза аминокислоты, из которых строится молекула белка.
Помимо этого существуют семейства РНК, осуществляющие различные регуляторные функции. К ним относятся малые интерферирующие РНК, малые ядерные РНК, микроРНК, внеклеточные РНК, piРНК и другие, в том числе длинные некодирующие РНК.
Олег Лищук