Более 30% наших генов находятся под контролем небольших молекул, называемых микроРНК. Они предотвращают превращение определенных генов в белок и регулируют многие важные процессы, такие как деление и развитие клеток, но как они это делают, остается неясным. Теперь исследователи из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) разработали новый метод, который раскрыл механизм действия микроРНК в пробирке.
Исследование, опубликованное в текущем онлайн-выпуске журнала Nature, показывает, что микроРНК блокируют инициацию трансляции, самый ранний шаг в процессе, который превращает генетическую информацию, хранящуюся в информационных РНК, в белки.
Центральная догма молекулярной биологии гласит, что генетическая информация, хранящаяся в виде ДНК, транскрибируется в молекулы информационных РНК, которые затем транслируются в белки. МикроРНК – это небольшие молекулы, которые сами не кодируют белки, но связываются с матричными РНК, которые. Они действуют как блокираторы для информационных РНК и предотвращают их трансляцию в белки, но как они вызывают этот эффект и на какой стадии синтеза белка они вмешиваются, – давняя загадка.
"До сих пор было невозможно напрямую изучить, как и когда микроРНК блокируют информационные РНК," говорит Матиас Хентце, заместитель директора EMBL, "потому что до сих пор все, на что мы могли смотреть, это РНК-мессенджеры, которые уже были заперты внутри клеток. Чтобы исследовать сам процесс запирания, мы разработали систему пробирок, которая воссоздает близкие к реальным условиям жизни эмбрионы плодовых мух. Добавляя информационные РНК в эту систему, мы впервые смогли отследить, как они блокируются микроРНК."
Применяя эту новую систему, Рольф Терманн, проводивший исследование в лаборатории Хенце, обнаружил, что miR2, важная микроРНК у плодовых мух, блокирует трансляцию на очень раннем этапе, даже до того, как необходимый клеточный механизм сможет собраться. Связанная miR2 молекула информационной РНК больше не доступна для рибосом, комплексов, которые осуществляют синтез белка.
"Поразительно, что запертая таким образом информационная РНК очень похожа на информационную РНК, которая подвергается трансляции," Терманн говорит. "Он связан с большими комплексами микроРНК, которые сильно напоминают рибосомы, но не являются. Это объясняет, почему, глядя на уже заблокированную РНК-мессенджер, многие ученые думали, что трансляция уже началась и микроРНК должны вмешиваться на более поздней стадии процесса. Будет интересно определить, из чего сделаны эти комплексы и как именно они функционируют."
Новый подход к изучению микроРНК в действии в пробирке может проложить путь к аналогичным исследованиям микроРНК человека и других микроРНК. МикроРНК играют важную роль при различных заболеваниях, включая рак, диабет и вирусные инфекции. Новая система in vitro не только поможет пролить свет на роль микроРНК в заболевании, но также может послужить основой для новых методов открытия лекарств.
Источник: Европейская лаборатория молекулярной биологии