Биологи МГУ уточнили роль загадочных некодирующих молекул РНК
Анализ взаимодействия молекул РНК и ДНК у бактерий Escherichia coli, Bacillus subtilis и археи Thermofilum adornatum провела с помощью недавно разработанного ими метода международная команда исследователей при ведущей роли сотрудников биофака МГУ, 20 июля сообщает пресс-служба университета.
Новый метод Red-C был применен научной командой для анализа генома прокариот, что позволило выяснить потенциальную роль некодирующих молекул РНК, функция которых по-прежнему не до конца ясна.
Результаты исследования были представлены в статье, опубликованной в научном журнале Communications Biology.
Генетическая информация закодирована в ДНК, представляющую собой двуцепочную молекулу, длина которой в развернутом виде может превышать 1,5 метра. Для того чтобы уместить ее в клетке, она упаковывается на двух различных уровнях. Сначала нить ДНК складывается в хроматиды, а те, в свою очередь, собираются в хромосомы.
Изучением, как именно структурирован генетический материал в клетке и как эти структуры взаимодействуют между собой, занимается пространственная геномика.
С помощью известных C-методов производится анализ контактов всех фрагментов генома друг с другом от самого низкого уровня организации (петель между регуляторными участками) до самого высокого (хромосомных территорий и даже целого ядра).
Российские биологи, в том числе сотрудники кафедры молекулярной биологии биофака МГУ, недавно разработали новый метод — RedC, который позволяет получить картину всех соединений РНК и ДНК.
Новый подход пространственного изучения генома, созданный российскими учеными, по сравнению с уже существующими методами, имеет большее разрешение, что позволяет анализировать промежуточные продукты взаимодействия молекул.
В описанном в статье исследовании ученые рассматривали РНК-ДНК интерактомы (полные наборы взаимодействий молекул РНК и ДНК в отдельной клетке) бактерий Escherichia coli, Bacillus subtilis и археи Thermofilum adornatum.
Исследователи обнаружили, что мРНК (матричная РНК, содержащая информацию о будущем белке) располагается ближе к месту своего синтеза, тогда как у тРНК (транспортная РНК, переносящая аминокислоты к месту синтеза белка) и рРНК (рибосомальная, входящая в состав рибосом, которые участвуют в синтезе белка) такой тенденции не наблюдается.
Следующим этапом стало исследование распределения мРНК возле кодирующих их генов. Оно подтвердило существующее предположение, что самая высокая частота взаимодействия существует между кодирующими областями ДНК и соответствующими мРНК.
Это свидетельствует об образовании транскрипционного комплекса, то есть структуры, которая образуется в ходе синтеза РНК. При этом частота взаимодействий между кодирующими областями ДНК и соответствующими мРНК снижалась по мере удаления от сайта кодирования.
Кроме того, ученые установили, что количество некодирующих РНК (то есть РНК, которые не будут задействованы в синтезе белков) меньше рядом с областями, где происходит транскрипция.
Функции некодирующих РНК пока не совсем понятны. Полученный результат подтверждает одну из существующих гипотез, согласно которой, по крайней мере некоторые некодирующие РНК подавляют транскрипцию, то есть служат ее негативными регуляторами.
Ведущий научный сотрудник кафедры молекулярной биологии биофака МГУ Сергей Ульянов так прокомментировал проведенную исследователями работу:
«Исследование регуляторных РНК — это сегодня одно из наиболее динамично развивающихся направлений в геномике. Использование Red-C и других аналогичных методов открывает новую главу в области РНК-биологии, потому что позволяет исследовать не только функции этих молекул, но и точно определять места их локализации на хромосомах».
Вместе с исследователями МГУ в работе приняли участие сотрудники Института биологии гена РАН, Института микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН и Массачусетского технологического института (MIT).
