Ученые раскрывают роль РНК в разнообразии клеток и здоровье человека

Несмотря на то, что глаза, почки, мозг и пальцы ног состоят из разных клеток, их ДНК практически идентична. Основные различия между клетками, по мнению исследователей, определяет РНК — молекула, родственная ДНК.

РНК долгое время считалась лишь посредником, переносящим информацию из ДНК к участкам клетки для синтеза белков. При этом лишь около 2% ДНК кодирует белки, а остальная часть генома, называемая «темной материей», долго оставалась загадкой. Некодирующая ДНК транскрибируется в некодирующие РНК, которые не превращаются в белки, но способны регулировать работу генов, включая их активацию или подавление. Такие РНК могут объяснять клеточное разнообразие. Нарушения их работы связаны с различными заболеваниями. Ученые по всему миру участвуют в проекте «Человеческий РНКом», аналогичном «Проекту генома человека», с целью секвенирования всех типов РНК и изучения их влияния на здоровье.

ДНК хранит информацию о белках, а РНК определяет, где и когда они синтезируются. РНК существует в разных формах и размерах: мелкие регулируют активность клеток, крупные участвуют в более сложных процессах. После синтеза РНК претерпевает химические изменения, называемые модификациями, которые управляют передачей генетической информации.

Модификации РНК отличаются от эпигенетических меток ДНК. Если изменения ДНК могут наследоваться, то модификации РНК формируются в ответ на текущее состояние клетки. Они динамичны и влияют на функции и структуру клетки, включая синтез белков в различных условиях. Например, при стрессе клетки схемы модификации РНК меняются, позволяя белкам, участвующим в восстановлении, накапливаться. Химическое разнообразие РНК значительно шире, чем у ДНК: более 50 разновидностей известных модификаций формируют эпитранскриптом человека. В ходе совместных исследований лабораторий было зафиксировано повышение модификаций транспортных РНК (тРНК), доставляющих аминокислоты к рибосомам. Эти изменения связаны с развитием рака, устойчивостью к химиотерапии, а также с неврологическими и другими нарушениями. В отличие от ДНК, РНК нестабильна и разнообразна по структуре, а методов её изучения и секвенирования меньше. Несмотря на успехи проекта «Геном человека», детальное изучение РНК и её модификаций оставалось сложной задачей.

Современные технологии позволяют исследователям изучать модификации РНК и оценивать их потенциал для лечения и профилактики заболеваний. Последние 20 лет исследований привели к так называемому «ренессансу РНК», превратив её в перспективную молекулу для разработки вакцин и лекарств. Для систематизации данных о РНК и её модификациях создаются карты РНКома, которые фиксируют различия в здоровых и больных клетках. Это требует новых методов секвенирования, способных одновременно распознавать несколько модификаций.

Учёные полагают, что карты РНК-генома откроют путь к новым технологиям и методам лечения, что позволит глубже понять биологию человека и улучшить здоровье.

Читайте также: