Исследование, опубликованное 4 февраля 2025 года в журнале eLife, раскрывает удивительные механизмы передачи информации между клетками и даже поколениями с помощью двуцепочечных РНК (дцРНК). Ученые из Университета Мэриленда (UMD) под руководством Энтони Джоуза, доцента кафедры клеточной биологии и молекулярной генетики, использовали в качестве модельного организма микроскопических круглых червей.
Известно, что РНК-медицина – одно из наиболее перспективных направлений в борьбе с заболеваниями человека. Успехи РНК-вакцин и терапий на основе дцРНК подтверждают этот потенциал. Однако эффективная доставка дцРНК в клетки остается серьезным препятствием при разработке и применении таких препаратов.
Команда Энтони Джоуза обнаружила, что у червей существует несколько путей проникновения дцРНК в клетки. Более того, дцРНК способны переносить инструкции не только между клетками, но и через многие поколения. Это открытие бросает вызов устоявшимся представлениям о транспорте РНК и открывает новый уровень наследования.
Ключевую роль в этом процессе играет белок SID-1, своего рода «привратник», контролирующий передачу дцРНК между клетками и регулирующий гены на протяжении поколений. Любопытно, что удаление SID-1 привело к неожиданному результату: черви стали лучше передавать изменения в экспрессии генов потомству. Эти изменения сохранялись более 100 поколений, даже после восстановления SID-1. Поскольку белки, подобные SID-1, присутствуют и у других животных, включая человека, это дает ключ к пониманию контроля РНК-транспорта в человеческих клетках и возможностям его использования в терапевтических целях.
В ходе исследования был также обнаружен ген sdg-1, который помогает регулировать «прыгающие гены» – последовательности ДНК, способные перемещаться или копироваться в разные участки хромосомы. «Прыгающие гены» могут вносить полезные генетические вариации, но также способны нарушать существующие последовательности и вызывать заболевания.
Удивительно, что ген sdg-1 расположен внутри «прыгающего гена», но производит белки, контролирующие «прыгающие гены» в саморегулирующемся цикле. Этот механизм поддерживает баланс между разрешением полезных перемещений и предотвращением вредных нарушений.
Обнаруженные клеточные механизмы действуют подобно термостату, поддерживая оптимальный уровень активности «прыгающих генов». Эти открытия могут проложить путь к инновационным методам лечения наследственных заболеваний человека, а также углубить понимание того, как животные регулируют свои гены и поддерживают стабильную экспрессию генов на протяжении поколений.
В дальнейших исследованиях планируется изучить транспортные механизмы для различных типов дцРНК, определить локализацию SID-1 в клетках и выяснить, почему одни гены регулируются на протяжении многих поколений, а другие – нет.
Изображение носит иллюстративный характер
Известно, что РНК-медицина – одно из наиболее перспективных направлений в борьбе с заболеваниями человека. Успехи РНК-вакцин и терапий на основе дцРНК подтверждают этот потенциал. Однако эффективная доставка дцРНК в клетки остается серьезным препятствием при разработке и применении таких препаратов.
Команда Энтони Джоуза обнаружила, что у червей существует несколько путей проникновения дцРНК в клетки. Более того, дцРНК способны переносить инструкции не только между клетками, но и через многие поколения. Это открытие бросает вызов устоявшимся представлениям о транспорте РНК и открывает новый уровень наследования.
Ключевую роль в этом процессе играет белок SID-1, своего рода «привратник», контролирующий передачу дцРНК между клетками и регулирующий гены на протяжении поколений. Любопытно, что удаление SID-1 привело к неожиданному результату: черви стали лучше передавать изменения в экспрессии генов потомству. Эти изменения сохранялись более 100 поколений, даже после восстановления SID-1. Поскольку белки, подобные SID-1, присутствуют и у других животных, включая человека, это дает ключ к пониманию контроля РНК-транспорта в человеческих клетках и возможностям его использования в терапевтических целях.
В ходе исследования был также обнаружен ген sdg-1, который помогает регулировать «прыгающие гены» – последовательности ДНК, способные перемещаться или копироваться в разные участки хромосомы. «Прыгающие гены» могут вносить полезные генетические вариации, но также способны нарушать существующие последовательности и вызывать заболевания.
Удивительно, что ген sdg-1 расположен внутри «прыгающего гена», но производит белки, контролирующие «прыгающие гены» в саморегулирующемся цикле. Этот механизм поддерживает баланс между разрешением полезных перемещений и предотвращением вредных нарушений.
Обнаруженные клеточные механизмы действуют подобно термостату, поддерживая оптимальный уровень активности «прыгающих генов». Эти открытия могут проложить путь к инновационным методам лечения наследственных заболеваний человека, а также углубить понимание того, как животные регулируют свои гены и поддерживают стабильную экспрессию генов на протяжении поколений.
В дальнейших исследованиях планируется изучить транспортные механизмы для различных типов дцРНК, определить локализацию SID-1 в клетках и выяснить, почему одни гены регулируются на протяжении многих поколений, а другие – нет.
