08.07.2013

Некодирующие РНК помогают искать регуляторным белкам нужные гены

Некодирующие lnkRNA притягивают к себе гены, которые нужно заново упаковать, благодаря чему последние оказываются в одном месте, а соответствующим белкам не нужно искать их по всему клеточному ядру.

Мы привыкли говорить о взаимодействии белков и ДНК, а также об итоговом изменении активности генов, но при этом нужно понимать, что белкам или, например, регуляторным РНК надо как-то ориентироваться в сложнейшем клубке ДНК, разные участки которой могут быть упакованы по-разному. Не говоря уже о том, что лишь 1% нашего генома отдан под ДНК-последовательности, кодирующие белки. То есть остальные 99% оказываются тем самым «стогом», в котором регуляторной молекуле приходится искать свою регулируемую «иголку».

Оказывается, в клетке существуют специальные молекулы, работающие чем-то вроде проводников и помогающие другим молекулам собраться вместе. Такими молекулами-проводниками служат, к примеру, lnkRNA — особый класс РНК, который не несёт информацию о белках и по длине уступает обычным некодирующим РНК.

lnkРНК синтезируются с межгенных участков ДНК, то есть тех, что кодируют белки. Митчел Гуттман и его коллеги из Калифорнийского технологического института (США) показали, как lnkRNA помогают организоваться белкам, необходимым для упаковки генетической информации (а упаковка генов, как известно, имеет самое непосредственное отношение к их активности — если ген плотно упакован в хромосоме, то никакая кодирующая, «белковая», РНК на нём синтезироваться не будет).

Исследователи изучали lnkRNA под названием Xist, о которой было известно, что она нужна для подавления одной из Х-хромосом у самок млекопитающих, а также то, что она непосредственно связывается с хромосомой и с хроматиновыми регуляторами, которые реорганизуют структуру хромосомы. Также мы знаем, что для правильной работы РНК необходимы разные участки самой молекулы. Но о точном механизме этого процесса можно было только догадываться.

Выяснилось, что Xist-РНК работает чем-то вроде магнитной скрепки, собирающей в одну точку разные гены, которые нужно инактивировать.

Пока синтез Xist не начался, гены Х-хромосомы распределены по довольно большому пространству. Но когда появляется Xist, гены группируются вокруг неё, конденсируясь во что-то вроде облака. Теперь белкам, отвечающим за регуляцию этих генов, не нужно выискивать их, достаточно прийти в одну конкретную область, где будут сгруппированы все нужные гены.

Как пишут авторы работы в Science Express, им удалось определить в Xist некую повторяющуюся последовательность, без которой РНК не получалось собрать вокруг себя гены: если из РНК эту область вырезали, Х-хромосома продолжала работать как ни в чём не бывало. Как легко понять, такое сближение нужных генов происходит из-за комплементарного взаимодействия между РНК и участками ДНК.

Исследователи полагают, что таким же образом функционируют и другие lnkRNA, что они создают своего рода рабочие кабинеты для регуляторных белков, куда те приходят и выполняют требуемые манипуляции со всеми нужными ДНК-последовательностями. Этот способ регуляции может быть особенно важен для стволовых клеток, где тот или иной путь специализации зависит от упаковочной блокировки целых групп генов.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru