Клетки хранят запас РНК на черный день

Ученые из лаборатории Колд Спринг Харбор обнаружили новый вид информационных РНК. Эти молекулы бездействуют в организме, но в стрессовой ситуации мгновенно «включаются» и приступают к выполнению своих прямых обязанностей — кодированию белков. Это открытие поможет понять, как организм побеждает болезни.
В частности, исследователи открыли так называемый механизм «cut and run», с помощью которого, как они предполагают, контролируется экспрессия многих генов в организме человека и других живых существ. Этому механизму еще предстоит сыграть важную роль в биологии и биомедицинских исследованиях.
Согласно центральной догме молекулярной биологии, определенные участки ДНК транскрибируются в информационные РНК (иРНК), а иРНК, в свою очередь, транслируются в определенный белок. Регуляция транскрипции и трансляции в конечном итоге определяет, будут ли гены включены для кодирования белков или же они будут выключены. Как только молекулы иРНК собраны, они переносятся из ядра в цитоплазму в качестве матриц для производства белков.
Однако два года назад биологи из лаборатории Колд Спринг Харбор под руководством Дэвида Спектора (David Spector) обнаружили, что часть молекул иРНК задерживается в особых ядерных структурах — ядерных спеклах (от англ. speckle «пятнышко») — и не попадает в цитоплазму. Биологов, естественно, заинтересовал вопрос: для чего же нужны эти некодирующие иРНК?
И вот недавно им удалось выделить первую такую иРНК — она была получена их клеток лабораторной мыши путем транскрипции гена mCAT2, который кодирует клеточный поверхностный рецептор, пишет журнал Nature.
«Сначала мы обнаружили, что ген mCAT2 транскрибируется в два типа иРНК — стандартную иРНК, кодирующую белок (она, как и положено, переносится в цитоплазму) и нестандартную, которая остается в ядре, — рассказывает Спектор. — Но ключом к разгадке стало то, что нам удалось понять, для чего нужен рецептор, кодируемый геном mCAT2, и таким образом выяснить, почему этот ген кодирует иРНК, которые остаются в ядре».
Оказалось, что этот рецептор участвует в выработке оксида азота — соединения, помогающего клеткам бороться со стрессами и инфекциями. Кроме того, согласно результатам ранее проведенных исследований, недостаток белка, кодируемого геном mCAT2, часто встречается у людей, страдающих рассеянным склерозом и болезнью Гентингтона.
Поняв это, исследователи предположили, что иРНК-«бездельники» используются клеткой в тяжелые для нее времена — как ответ на вирусную инфекцию или другой стресс. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые обработали клетку подопытной мыши интерфероном, создав иллюзию вирусной инфекции. Как и ожидалось, в ответ на такой стресс нетипичные иРНК в ядре, кодируемые геном mCAT2, быстро расщепились, и часть их срочно переместилась в цитоплазму, чтобы транслироваться в белок.
«Этот механизм «cut and run» открывает для нас совершенно новый вид генной регуляции, — говорит Спектор. — И мы подозреваем, что нам предстоит обнаружить еще не одну группу подобных генов».
По мнению Спектора и его коллег, аналогичная резервная система иРНК есть и в организме человека. Именно ее изучением они планируют заняться в ближайшее время. 

опубликована 21октября в журнале Cell.