Работая с коллегами из США, группа исследователей Университета Монреаля впервые визуализировала, как молекулы РНК организованы в клетках.
В своем исследовании, опубликованном в журнале Molecular Cell, ученые из UdeM использовали микроскопию сверхвысокого разрешения, чтобы исследовать, как трехмерная организация мРНК меняется в зависимости от расположения этих молекул в клетках, и показать, что десятилетняя догма требует пересмотра.
«Поток информации от ДНК к белку включает в себя копию последовательности ДНК, называемую матричной РНК, которая служит шаблоном для синтеза белка», - сказал старший автор исследования Даниэль Зенклусен, доцент кафедры биохимии и биохимии UdeM. молекулярная медицина.«Как и ДНК, РНК представляет собой длинный полимер, состоящий из нуклеиновых кислот. До сих пор было неизвестно, как эти РНК-полимеры уплотняются и организуются в клетках, чтобы обеспечить синтез белка, отчасти потому, что у нас не было технологий для визуализации этих молекул в высоком разрешении». - сказал Зенклусен.
Долгое время считалось, что все молекулы информационной РНК или мРНК приобретают определенную конформацию во время синтеза белка: два конца молекулы соединяются вместе, образуя стабильный так называемый замкнутый комплекс. Это новое исследование показывает, что эта давняя модель чрезмерно упрощена, по мнению Зенклузена и его команды.
«Мы заметили, что матричные РНК существуют во многих различных конфигурациях в клетках, но не в предложенной ранее стабильной конформации с замкнутой петлей», - сказал первый автор исследования Шриватсан Адиварахан, аспирант лаборатории Зенклусена. «Это было очень неожиданно для нас, поскольку эта модель встречается в каждом учебнике, описывающем основной процесс синтеза белка."
В сотрудничестве с лабораториями Оливии Риссленд из Университета Колорадо и Бин Ву из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе ученые UdeM обнаружили, что информационные РНК клеток могут существовать во многих конформациях, но в основном в виде очень компактных молекул. Это наиболее выражено, когда синтез белка подавлен или информационные РНК изолированы в определенных субклеточных компартментах, таких как стрессовые гранулы, компартменты, подобные патологическим агрегатам, часто обнаруживаемым при нейродегенеративных заболеваниях, которые формируются в условиях давления окружающей среды на клетки.
«Наши результаты меняют наши представления о многих аспектах метаболизма мРНК и, в частности, о том, как мРНК организуется во время синтеза белка», - сказал Зенклусен. «Регулирование этого процесса важно для всех клеток, но особенно важно для раковой клетки, которой требуется высокий уровень синтеза белка для обеспечения непрерывного роста. Поэтому в настоящее время разрабатываются различные препараты, влияющие на синтез белков, и некоторые из этих препаратов нацелены на белки. ранее использовалась в замкнутой модели. Придется пересмотреть модели того, как эти препараты влияют на синтез белка».
Новое исследование также иллюстрирует важность фундаментальной науки и необходимость постоянной разработки новых технологий, добавил он. «Технологические достижения позволяют нам вернуться к вопросам, которые, как мы считали, уже давно решены, просто для того, чтобы осознать, взглянув на них новыми глазами, что мы далеки от их истинного понимания».
Одним из следующих шагов лаборатории Зенклузена, таким образом, является дальнейшее развитие технологических подходов, которые позволили сделать эти новые открытия - микроскопия отдельных молекул и сверхвысокого разрешения - для того, чтобы получить еще более детальное представление о механизмах генных регулирование и то, как оно нарушается при различных заболеваниях.