Выявлена роль некодирующих РНК в эмбриональном развитии

08.09.201116760
Ученые из Института Броуда (Broad Institute) при Массачусетском Технологическом Институте (Massachusetts Institute of Technology, США) обнаружили, что ключевую роль в эмбриональном развитии организма играет особый класс молекул РНК. По мнению исследователей, именно эти молекулы управляют судьбой эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), способствуя их дифференцировке или, наоборот, удерживая их в «стволовом» состоянии. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, бросают вызов догме, гласящей, что основными регуляторами эмбрионального развития являются белки.

Несколько лет назад ученые из Института Броуда обнаружили в геноме мыши и человека большое количество генов, кодирующих необычные крупные молекулы РНК, на основе которых не синтезируется никаких белков. Роль этих молекул, названных lincRNA (сокращение от large, intergenic non-coding RNA) до сих пор оставалась неясной. Изучив более 100 lincRNA в ЭСК, ученые обнаружили, что эти РНК участвуют в регуляции процессов эмбрионального развития, физически взаимодействуя с белками для осуществления координации экспрессии генов, и предположили, что эти молекулы, возможно, выполняют схожие функции и в других клетках.

«Дебаты относительно функций lincRNA в клетках продолжались очень долго, - говорит Эрик Ландер (Eric Lander), директор Института Броуда, - Теперь стало ясно, что они играют ключевую роль в регуляции процессов эмбрионального развития. Это открытие стало большой неожиданностью, так как считалось, что эту функцию выполняют специфические белки».

«Это первое крупное исследование lincRNA, - говорит первый автор статьи Митчелл Гаттман (Mitchell Guttman), - Объектом для изучения молекул lincRNA стали именно ЭСК, так как они играют главную роль в развитии эмбриона».

С помощью методов молекулярной биологии ученые ингибировали работу более 100 lincRNA и обнаружили, что подавляющее большинство молекул lincRNA (более 90%) оказывало значительное регуляторное воздействие на клетки.

Судьба ЭСК может сложиться по двум «сценариям»: либо клетки будут дифференцироваться, становясь специализированными клетками конкретных тканей, например, нейронами или клетками крови, либо останутся в стволовом состоянии и будут размножаться, не теряя при этом способности к дифференцировке. Когда ученые по очереди ингибировали работу всех lincRNA, они выявили множество молекул, подавляющих экспрессию генов, значимых только для специфических типов клеток, а также молекул, способствующих удержанию клеток в стволовом состоянии. Кроме того, ученым удалось раскрыть механизм работы lincRNA. С помощью биохимического анализа они выяснили, что lincRNA физически взаимодействуют с ключевыми белками, вовлеченными в процессы регулировки клеточной дифференцировки, и координируют их работу.

«Очевидно, lincRNA играют организационную роль, выступая в качестве основы для сборки различных белков в функциональные единицы», - говорит Джон Ринн (John Rinn), адъюнкт-профессор Гарвардского Университета (Harvard University, США) и старший научный сотрудник Института Броуда.

«Когда мы изучим процесс взаимодействия lincRNA с белками, станет возможно искусственно конструировать такие молекулы для выполнения определенных функций», - говорит Гаттман.

По мнению профессора Массачусетского Технологического Института и участника исследования Авива Регева (Aviv Regev), изучение lincRNA очень важно для фундаментальной биологии: «Многие ученые интересуются lincRNA, поэтому наши методы и большой объем полученных данных будут полезны ученым во всем мире для исследования как lincRNA, так и других молекул РНК в клетке».

По материалам:
Broad Institute of MIT and Harvard

Оригинальная статья:
Mitchell Guttman, Julie Donaghey, Bryce W. Carey, Manuel Garber, Jennifer K. Grenier, Glen Munson, Geneva Young, Anne Bergstrom Lucas, Robert Ach, Laurakay Bruhn, Xiaoping Yang, Ido Amit, Alexander Meissner, Aviv Regev, John L. Rinn, David E. Root, Eric S. Lander. lincRNAs act in the circuitry controlling pluripotency and differentiation. Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature10398

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей