Научные исследования в области генетики в последнее десятилетие концентрировались на тех 2% генома, которые служат для производства белков, то есть на «кодирующей части ДНК». Остальные 98% были не очень корректно названы «мусорной» частью генома и изучалось не так интенсивно. Работа специалистов Медицинского центра Бет Исраэль Диаконисс (Beth Israel Deaconess Medical Center) в Бостоне (США) показывает, что и не кодирующие белки части ДНК важны. С них происходит транскрипция РНК, не служащей для синтеза крупных белков, но участвующей в нормальной работе клетки.
Материалы исследования, опубликованные в журнале Nature, свидетельствуют о ключевой роли длинных некодирующих РНК (lncRNA) в процессах, связанных с мышечной регенерацией и развитием раковых заболеваний.
Длинные некодирующие РНК образуются транскрипцией с ДНК так же, как матричная РНК (мРНК, она же информационная РНК, иРНК), но, в отличие от последней, не служат для дальнейшего синтеза крупных белков. Но исследователей заинтересовал вопрос, может ли lncRNA содержать последовательности, которые могут кодировать короткие белки (полипептиды).
«Обладают ли такие маленькие малозаметные полипептиды какой-то функциональностью, или представляют собой «трансляционный шум» внутри клетки, остаётся относительно неясным, — говорит старший автор Пьер Паоло Пандольфи (Pier Paolo Pandolfi). — Наша команда пытается понять, насколько молекулы lncRNA могут в действительности кодировать функциональные полипептиды, и насколько могут быть важны такие пептиды».
Посредством компьютерного моделирования, исследователи вычислили, какие полипептиды могут кодировать известные молекулы lncRNA. Затем с помощью масс-спектрометрии они определили, существуют ли предполагаемые полипептиды в реальности. Таким образом удалось найти специфическую молекулу lncRNA, которая называется LINC00961, — она кодирует полипептид из 90 аминокислот.
Молекулярные и биохимические эксперименты показали, что закодированный LINC00961 полипептид играет важную роль в модуляции активности белкового комплекса mTORC1, который является важнейшим датчиком наличия питательных веществ в клетке. Комплекс также регулирует множество клеточных процессов, включая обмен веществ, рост клеток и пролиферацию, и нарушение его функции может привести к развитию рака и других заболеваний.
Похоже, что полипептид LINC00961 подавляет стимуляцию аминокислотами mTORC1, поэтому он назван SPAR (Small regulatory Polypeptide of Amino acid Response — малый полипептид регулирования аминокислотного ответа).
Пандольфи и его команда обнаружили, что экспрессия SPAR особенно выражена в ряде типов тканей, включая мышцы. Эксперименты на мышах показали, что благодаря воздействию на mTORC1 действие полипептида помогает регулировать способность мышц к регенерации и восстанавливать повреждения. Показано, что после травм мышц у мышей активность LINC00961 блокируется, уровень SPAR снижается, и mTORC1 начинает работать в полную силу, способствуя регенерации тканей.
Результаты исследования показывают, что длинные некодирующие РНК могут исполнять разнообразные роли и функции, в том числе регулировать активность важных клеточных компонентов. Дальнейшие исследования должны прояснить подробности работы такой РНК и возможность использования открытых механизмов в терапевтической практике.
