Ученые обнаружили необычный механизм устойчивости мРНК головного мозга, - пишет eurekalert.org.
Специфическая область информационных РНК, 3'-нетранслируемая область (3'UTR), играет важную роль в правильном функционировании клеток. Во время эмбрионального развития 3'UTR в сотнях РНК удлиняются исключительно в нейронах, что имеет решающее значение для правильного функционирования клеток мозга. Лаборатория Валери Хильгерс из Института иммунобиологии и эпигенетики им. Макса Планка во Фрайбурге теперь смогла показать, что у дрозофилы надежный механизм обеспечивает этот процесс расширения 3'UTR. В своем новейшем исследовании они впервые описывают иерархический механизм, действие которого начинается с белка ELAV как главного регулятора сигнатур нейрональных транскриптов, а продолжается вторым белком FNE, который активируется только в том случае, если ELAV отсутствует.
Нейроны отправляют и принимают сигналы в нашем мозгу. Они особенно сложны и уникальны во многих аспектах: нейроны не делятся и не регенерируются, как многие другие типы клеток, и они могут быть возбуждающими, тормозящими или модулирующими по своему действию, а также моторными, сенсорными или секреторными по своим функциям.
Молекулы РНК играют важную роль в обеспечении правильного функционирования нейронов. Почти все известные неврологические или нейродегенеративные заболевания у людей связаны с нарушением регуляции РНК. Во время экспрессии генов молекулы информационной РНК (матричная рибонуклеиновая кислота - мРНК) транскрибируются из ДНК, а затем транслируются в белок. Но РНК - это не просто промежуточное звено между ДНК и белком. РНК играет важную регуляторную роль
Некоторые участки молекулы мРНК не транслируются в белок, например 3'-нетранслируемая область (3'UTR), которая следует сразу за кодирующей белок областью мРНК после стоп-кодона. Интересно, что 3'UTR сам по себе выполняет множество регулирующих функций. Например, он может определять, когда и где ген активен, диктует, где в клетке находит свое место белок, и играет определенную роль в формировании синапсов и поддержании памяти.
Уникальный механизм РНК, который был открыт всего десять лет назад, отличает нервные клетки от всех других клеток: добавление длинного участка некодирующей последовательности ко многим мРНК. Это явление, получившее название «3'UTR-расширение», имеет решающее значение для нейронов для сохранения их идентичности и правильного функционирования.
Лаборатория Валери Хильгерс из MPI иммунобиологии и эпигенетики во Фрайбурге занимается этим отличительным механизмом обработки РНК. В предыдущей работе лаборатории было обнаружено, что у дрозофилы белок ELAV важен для стимулирования удлинения 3'UTR в нейронах. В этом исследовании команда намеревалась узнать больше об ELAV.
Оказалось, что ELAV - это так называемый главный регулятор. В биологии главные регуляторы - это белки, которые считаются ответственными за контроль всей регуляторной программы клетки. Таким образом, они сами несут ответственность за важные преобразующие события. Без них не может произойти трансформационное событие. Использование одного-единственного эффектора для таких важных задач подвергает клетку риску; вот почему обычно несколько белков совместно работают в биологических системах.
Но ученые обнаружили необычную систему устойчивости, которая обеспечивает формирование и поддержание сигнатур нейрональных транскриптов у дрозофилы. «В нормальных условиях ELAV действует как главный регулятор и в одиночку опосредует удлинение 3'UTR. Интересно, что он также подавляет экспрессию экзона другого гена того же семейства, называемого FNE. Но если мы подвергнем систему стрессу с помощью мутирования ELAV, мы сможем показать, что экспрессируется новая активированная форма FNE, которая перемещается в ядро, чтобы выполнять функцию ELAV в его отсутствие», - говорит Юдит Карраско - первый автор исследования. Этой преемственностью управляет механизм EXAR.
Команда назвала этот доселе неизвестный механизм EXAR (EXon-Activated Rescue). «Учитывая важность «расширения 3'UTR» для правильного функционирования нейронов, имеет смысл использовать такой надежный механизм, в котором последовательность четко определена», - говорит Валери Хильгерс, которая также является членом CIBSS - Центра интегративных исследований биологических сигналов Фрайбургского университета.
Это новое понимание ELAV и механизма EXAR - многообещающее
направление для будущих исследований. ELAV - один из наиболее
консервативных белков животных; он находится в каждой нервной
клетке каждого животного. У людей, например, белки ELAV участвуют
во многих неврологических заболеваниях, и механизмы этого не
совсем ясны. Лаборатория Хилгерса во Фрайбурге хочет понять, как
белки ELAV воздействуют на РНК, чтобы сохранить нейрон
здоровым.
[Фото: eurekalert.org]
