|
Тайны полуэкстрагируемых РНК из клеточных линий человека
|
|
|
|
Безмембранные органеллы (MLO), также известные как «биомолекулярные конденсаты», образуются в результате биологического процесса разделения фаз жидкость-жидкость (LLPS). MLO представляют собой высокодинамичные тела, содержащие белки и нуклеиновые кислоты. В то время как роль белков в LLPS была тщательно исследована, в научном сообществе растет интерес к пониманию роли РНК — нуклеиновой кислоты, ответственной за бесчисленные биологические функции, включая кодирование, декодирование, регуляцию и экспрессию генов, и, в конечном итоге, белки – в фазовом разделении. Недавние исследования показали, что MLO богаты РНК, которые плохо экстрагируются обычными методами, но могут быть эффективно извлечены с помощью усовершенствованных методов, таких как срезание иглы и нагревание, свойство, известное как полуэкстрагируемость. Эти полуэкстрагируемые РНК могут быть важными биомаркерами и мишенями для лекарств при диагностике и лечении заболеваний. Однако очень немногим исследованиям удалось идентифицировать и охарактеризовать эти РНК.
|
|
|
|
Чтобы восполнить этот пробел, доктор Чао Цзэн, доцент Университета Васэда, в сотрудничестве с доктором Мичиаки Хамадой из Университета Васэда, доктором Такэси Тюджо из Университета Кумамото и доктором Тетсуро Хиросе из Университета Осаки разработали новый биоинформационный конвейер. для определения полуэкстрагируемых РНК в линиях клеток человека. Их выводы были опубликованы в журнале Nucleic Acids Research 19 июля 2023 года. Команда провела экстракцию клеточной РНК и секвенирование пяти линий клеток человека, а именно клеток A10, A549, HEK293, HeLa и HAP1. Далее они проанализировали данные секвенирования РНК, используя различные вычислительные методы. Дифференциальный анализ экспрессии был проведен между образцами, извлеченными с использованием обычного метода выделения РНК и улучшенного метода выделения. Исследователи идентифицировали транскрипты РНК, которые были последовательно полуэкстрагируемыми во всех пяти клеточных линиях.
|
|
|
Также был проведен анализ плотности повторов и мотивов последовательности для изучения потенциальных факторов, влияющих на полуэкстрагируемость. Кроме того, исследователи провели анализ k-меров с использованием алгоритма SEEKR для функциональной классификации полуэкстрагируемых РНК на основе их содержания k-меров. Делясь основным моментом своего исследования, Чао Цзэн объясняет: «Используя недавно разработанный конвейер биоинформатического анализа, мы изучили исходные экспериментальные данные культивируемых типов клеток человека и успешно идентифицировали и охарактеризовали 1074 полуэкстрагируемых РНК, потенциально участвующих в формировании разделенных фаз безмембранных клеток. органеллы». Изучив локализацию полуэкстрагируемых РНК в хроматине, а также внутри клетки, команда обнаружила, что эти РНК были обогащены репрессированными и повторяющимися участками гетерохроматина (темное окрашивание), особенно в областях, репрессированных Polycomb. Внутри клеток РНК были сконцентрированы в ядре, включая ядрышко, но диссоциированы от хроматина.
|
|
|
|
Кроме того, исследователи предположили, что полуэкстрагируемые РНК потенциально могут функционировать как платформа для взаимодействия с другими РНК. Чтобы проверить свою гипотезу, они сравнили полуэкстрагируемые РНК с примерно 600 узловыми РНК, образующими белок-опосредованные взаимодействия РНК-РНК с множеством других РНК. Они обнаружили, что полуэкстрагируемые РНК действительно действуют как концентраторы и играют ключевую роль в формировании взаимодействий РНК-РНК. Дальнейший анализ полуэкстрагируемых РНК выявил заметное предпочтение РНК-связывающих белков при связывании с AU-богатыми областями, связанными с РНК. В то время как матричные РНК обычно имеют области, богатые AU, на 3'-конце, что регулирует стабильность РНК, полуэкстрагируемые РНК демонстрируют концентрацию областей AU на 5'-конце, что указывает на потенциальное участие в неоткрытых функциях.
|
|
|
|
Исследование предоставляет первый набор данных о полуэкстрагируемых РНК в клеточных линиях человека, что является ценным ресурсом для изучения разделения фаз на основе РНК. «Будущая интеграция полуэкстрагируемых РНК с исследованиями взаимодействия РНК даст представление о молекулярных механизмах, лежащих в основе РНК-индуцированного разделения фаз в клетках», — заключает Мичиаки Хамада. Результаты исследования открывают новые перспективы для изучения участия РНК в биологических процессах, таких как развитие и прогрессирование рака, деградация вирусной РНК и реакции клеток на стресс, и могут способствовать разработке терапевтических стратегий для лечения рака и инфекционных заболеваний.
|
|
|
|
Источник
|
