Наш генетический код хранится в хромосомах, состоящих из ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Чтобы убедиться, что генетический код точно поддерживается во всех клетках, наши клетки должны точно реплицироваться и равномерно распределять свои хромосомы между двумя дочерними клетками в течение каждого клеточного цикла. Ошибки в разделении хромосом приводят к образованию клеток с аномальным числом хромосом, что может привести к самопроизвольному аборту, генетическим заболеваниям или раку. Одним из хромосомных элементов, важных для правильного расхождения хромосом, является центромера, уникальная область ДНК на хромосоме, которая направляет движение хромосом во время клеточного деления.
Ассистент профессора д-р Карен Винг Йи Юэн и научный сотрудник д-р Йик Хин Линг из Школы биологических наук Университета Гонконга (HKU) обнаружили, что центромерная ДНК используется в качестве шаблона для получения небелкового кодирования., центромерная РНК (рибонуклеиновая кислота), необходимая для стабильности хромосом. Если центромерной РНК (cenRNA) слишком много или слишком мало, центромера будет дефектной и хромосомы будут потеряны. Результаты недавно были опубликованы в одном из ведущих междисциплинарных журналов Proceedings of the National Academy of Sciences. Эта исследовательская статья рекомендована F1000Prime, члены которой ежегодно отбирают примерно 2% лучших из всех публикуемых статей по биологии и медицине, а рекомендованный факультет отмечает, что эта статья PNAS имеет особое значение и является новым рубежом в биологии центромер. поле.
ДНК наших хромосом кодирует около 20 000 белков. Когда клетке необходимо произвести определенный белок, такой как инсулин, сегмент молекулы ДНК, кодирующий инсулин, известный как ген, сначала используется в качестве матрицы для копирования в молекулу РНК. Затем эта РНК служит рецептом для направления клеток на производство определенного белка. Однако только 2% нашей ДНК кодирует белок. Тем не менее, еще 70% нашей ДНК по-прежнему копируются в РНК, которые не являются рецептами для создания белков. Их называют некодирующими РНК. Эти некодирующие РНК когда-то считались «мусорными». Однако в последние годы исследования выявили жизненно важную роль некодирующей РНК, например, в регуляции генов и поддержании структуры хромосом..
Доктор Карен Винг Йи Юэн, которая возглавляет Лабораторию биологии хромосом HKU в Школе биологических наук, сказала: «Наше текущее исследование проводится на одноклеточном организме, пекарских дрожжах, но некодирующая РНК, скопированная с ДНК центромеры также обнаружена у многоклеточных организмов, таких как люди, мыши и мухи, что позволяет предположить, что центромерная РНК (cenRNA) является фундаментально важной молекулой, которая обычно используется природой для контроля клеточного деления."
Д-р Юэн добавил: «Наша лаборатория часто использует простые модельные организмы, в том числе живущих в почве микроскопических аскарид и одноклеточных пекарских дрожжей, которые мы также используем для выпечки хлеба и производства пива, чтобы понять основные, важные клеточные процессы.. Механизм клеточного деления поразительно похож у многих форм жизни. Эти маленькие организмы позволяют нам проводить эксперименты, которые трудно провести на клетках человека или млекопитающих. Многие прикладные клинические исследования начинались с изучения клеточных процессов в этих модельных организмах. Недавно в 2013 и 2016 годах важные исследования в области клеточной биологии с использованием дрожжей были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Первый автор работы, бывший аспирант и нынешний научный сотрудник доктор Йик Хин Линг из лаборатории доктора Юэня, сказал: «Недавние исследования показывают аномально высокую экспрессию центромерной РНК при некоторых видах рака, таких как рак яичников. регуляция cenRNA в клетке может способствовать прогрессированию рака. Чтобы проверить это, необходимы дальнейшие исследования». Что касается диагностики и лечения заболеваний, д-р Линг сказал: «Мы постараемся выяснить, можно ли использовать cenRNA в качестве биомаркера рака. Если раковые клетки высвобождают в кровь высокий уровень ценРНК, ее можно использовать для раннего обнаружения или для мониторинга злокачественности опухоли».