Ученые сталкиваются с загадкой в своем стремлении понять, как микроРНК регулируют гены и, следовательно, как они влияют на болезни человека на молекулярном уровне: как эти крошечные молекулы РНК находят своих партнеров, называемых информационными РНК, на переполненном клеточном танцполе?
МикроРНК в паре с матричной РНК подавляют выработку белков. Но матричных РНК гораздо больше, и ученым приходится размышлять о том, как микроРНК могут эффективно регулировать большой избыток матричных РНК-партнеров.
Молекулярные биологи из Юго-Западного медицинского центра UT смогли раскрыть новый механизм, который управляет этим сложным молекулярным танцем, применив новейшие технологии редактирования генов в сочетании с традиционным методом получения мишени микроРНК для производства флуоресцентного зеленого белка. Успешное «танцевальное движение», называемое фосфорилированием Аргонавта, позволяет микроРНК более эффективно переключать партнеров по танцу матричной РНК.
«Наше исследование направлено на фундаментальный вопрос о том, как микроРНК способны регулировать большой набор целевых матричных РНК, даже несмотря на то, что количество микроРНК значительно меньше», - сказал доктор Джошуа Менделл, профессор молекулярной биологии и профессор Говарда. Исследователь Медицинского института Хьюза, Юго-Западный университет штата Юта.
Путь микроРНК имеет решающее значение для здоровья и болезней, выступая в качестве своего рода регулятора громкости для генов, снижая экспрессию определенных белков, сказал доктор Менделл, научный сотрудник CPRIT в области исследований рака. Исследователи UTSW ранее обнаружили, например, что дефекты в пути микроРНК способствуют возникновению некоторых видов рака у детей, а определенные микроРНК могут ускорять или подавлять рак, регулируя гены, подавляющие опухоль или способствующие развитию опухоли. МикроРНК играют важную роль во многих других заболеваниях, включая болезни сердца.
Технология редактирования генов CRISPR позволила ученым отключить разные гены в каждой клетке из миллионов клеток. Клетки стали более флуоресцентными, когда гены, влияющие на путь микроРНК, были выключены, что привело ученых к открытию нового механизма фосфорилирования, участвующего в контроле взаимодействия микроРНК с мишенью.
Это исследование раскрыло новый и фундаментальный аспект пути микроРНК, в котором молекулы фосфата быстро добавляются и удаляются из ключевых белков в пути. Мы считаем, что этот механизм позволяет микроРНК взаимодействовать с РНК-мишенью, молчать их и затем эффективно переходите к следующей цели», - сказал первый автор Райан Голден, студент программы подготовки медицинских ученых в UT Southwestern и сотрудник лаборатории Менделла.
В дополнение к пролитию нового света на путь микроРНК, исследователи говорят, что отличительная комбинация методов, используемых для расшифровки пути, должна быть широко применима к другим биологическим вопросам, позволяя лабораториям быстро идентифицировать критические компоненты важных генетических путей.
Это исследование представляет собой первый раз, когда эта экспериментальная стратегия использовалась для изучения пути микроРНК в масштабе всего генома. Это очень мощный подход. В этой работе изложена методология, которую можно использовать для изучения многих различные биомедицинские проблемы», - сказал доктор Менделл, член Комплексного онкологического центра Гарольда С. Симмонса.