Как клетки разрушают РНК — ключ к пониманию болезни

Понимание основной функции РНК поможет лучше понять белки и пути, участвующие в множестве биологических функций, лежащих в основе как нормальной биологической функции, так и развития генетических заболеваний, таких как рак. Используя высокопроизводительное секвенирование, команда под руководством Уильяма Ф. Марцлуфф, доктор философии, заслуженный профессор биохимии и биофизики Медицинской школы UNC, член Интегративной программы биологических и геномных наук и Универсального онкологического центра UNC Lineberger, проанализировал миллионы нитей РНК, чтобы определить процесс, с помощью которого клетка разрушает гистоновые информационные РНК (мРНК). Результаты исследования опубликовал журнал Molecular Cell.
«Очень важно производить мРНК гистонов в нужных количествах и поддерживать их присутствие в нужных количествах.

Один из основных механизмов, используемых клеткой для этого, — быстрое избавление от них, когда синтез ДНК прекращается. Это важно для клетки, иначе хроматин испортится », — сказал Марцлафф.
МРНК гистонов производят белковые компоненты хроматина, которые вместе с ДНК образуют хромосомы в ядре клетки.. Как и все РНК, она состоит из цепей азотистых оснований, молекул аденина, цитозина, гуанина и урацила, которые обеспечивают «буквы» генетического кода.

В мРНК молекулярная машина, известная как рибосома, считывает порядок нуклеотидов и использует информацию для сборки белков.
Клетка жестко регулирует уровень мРНК гистонов. Во время размножения клетки уровень мРНК увеличивается в 35 раз по мере репликации ДНК и возвращается к нормальному уровню, когда клетка начинает делиться. Хотя исследователи поняли некоторые этапы удаления РНК из клетки, команда Марцлуффа первой наблюдала за всем процессом.

"Своевременная деградация РНК так же важна, как и ее. «Распад регулируется так же, как регулируется транскрипция», — сказал Марцлафф. "Мы можем измерить тот факт, что он деградирует, и теперь мы нашли все промежуточные звенья на этом пути."
Деградация мРНК гистонов начинается, когда цепочка молекул уридина добавляется к хвостовому концу молекулы — процесс, известный как олигоуридилирование. Это сигнализирует комплексу белков, известному как экзосома, начать деградацию мРНК.

Когда экзосома останавливается, добавляется еще одна цепочка молекул уридина, чтобы перезапустить процесс. Когда продвижение экзосомы блокируется рибосомами, которые прикрепились к РНК для синтеза белков, Марцлуфф обнаружил доказательства того, что комплекс белков, известный как Dom34 / Hbs1, отделяет рибосому от РНК, позволяя экзосоме снова продолжать свое существование.

Эти процессы повторяются до тех пор, пока мРНК не будет полностью разрушена. "Постдокторант, д-р. Майк Слевин разработал метод выделения всех этих молекул и их секвенирования. Джош Уэлч, аспирант доктора.

Ян Принс, профессор компьютерных наук, разработал программу, которая позволила нам сопоставить их с геномом ", — сказал Марцлафф.
Весь процесс занимает около 45 минут, чтобы полностью разрушить мРНК гистона.

Используя высокопроизводительный секвенатор генов, команда Марцлаффа смогла количественно определить количество цепей мРНК, которые имели урисиновый хвост, и сравнить его с теми, у которых не было хвостов, подсчитав количество молекул на протяжении всего процесса, чтобы определить скорость деградации.
Хотя исследование было сосредоточено только на одном типе РНК, Марцлафф сказал, что, по его мнению, тот же или подобный процесс может происходить для многих типов РНК. Следующие шаги исследовательской группы — использовать те же методы для измерения деградации РНК во всех клетках. Марцлафф опубликовал первую статью о деградации гистоновой РНК в 1987 году и считает, что разработка новой технологии — дешевого высокопроизводительного секвенирования ДНК — быстро продвинула понимание генетики человека, сделав возможным это исследование, позволяя исследователям взглянуть на все в целом. количество РНК в данном случае "Что на самом деле происходит с этими новыми секвенсорами, так это то, что люди придумывают способы задавать разные типы вопросов, используя одну и ту же технологию.

Это просто вопрос подготовки образца, чтобы задать машине желаемый вопрос », — сказал Марцлуфф.

Портал обо всем