Загадочная «мусорная» РНК и пептиды-активаторы генов

Ученые совершили открытие, равное по значимости открытию микроРНК. Они установили, что некоторые так называемые некодирующие РНК на самом деле могут кодировать короткие белки, являющиеся регуляторами генов.

Кодирующие белки матричные РНК служат в качестве шаблонов для выработки внутриклеточных белков, в то время как различные некодирующие РНК, как известно, не участвуют в этом процессе, но либо регулируют экспрессию генов, либо выполняют в клетке другие функции. Однако многие исследователи сомневаются в том, что остальные очевидно некодирующие РНК вообще играют в клетках какую-либо роль.

Некоторые из них утверждают, что многие РНК, транскрибируемые с больших участков некодирующей ДНК, расположенных между известными генами, являются просто артефактами высокопроизводительных методов, используемых для обнаружения РНК в масштабах всего генома. Другие считают, что они являются простым «мусором» – случайным побочным продуктом процесса транскрипции РНК с ДНК-шаблона.

Но Юдзи Кагеяма (Yuji Kageyama) и его коллеги из Института интегративной биологии Окадзаки (Okazaki Institute for Integrative Biology) в Японии обнаружили одну РНК, которая действительно кодирует несколько коротких аминокислотных цепочек, или пептидов, являющихся регуляторами развития плодовой мушки дрозофилы. Это открытие, опубликованное в Science, позволяет предположить, что многие из этих загадочных молекул могут принимать участие в выработке пептидов, слишком маленьких, чтобы считаться настоящими белками, но выполняющих, тем не менее, важные функции.

Результаты этого исследования перекликаются с меняющим всю генетическую парадигму открытием малых некодирующих РНК, названных микроРНК, выполняющих прямые генно-регуляторные функции. «Это может означать что-то очень большое», - говорит Клод Десплан (Claude Desplan), специалист в области биологии развития Нью-Йоркского университета (New York University), не принимавший участия в этом исследовании.

«В течение десятилетий мы не принимали во внимание микроРНК – может быть, «микропептиды» мы не принимаем во внимание еще дольше».

При сканировании генома последовательность ДНК, как правило, не считается потенциально кодирующей белок, если она не может кодировать цепочку как минимум из 100 аминокислот. И хотя некоторые короткие пептиды выполняют важные биологические функции, например, передачу сигнала между клетками мозга, эти пептиды, как правило, являются фрагментами, отделившимися от больших белков.

Кагеяма и его коллеги обнаружили молекулу РНК, которая непосредственно кодирует четыре пептида длиной от 11 до 32 аминокислот. Эта РНК транскрибируется с гена «полированного риса», названного так за то, что у эмбриона плодовых мушек с мутацией в этом гене отсутствуют волоски, украшающие поверхность его тела, и эмбрион становится похож на рисовое зернышко, наблюдаемое невооруженным глазом.

Ученые обнаружили, что пептиды полированного риса вызывают укорачивание Shavenbaby-белков, регулирующих развитие волос. Такая укороченная форма Shavenbaby-белка активирует экспрессию генов, необходимых для их роста.

Короткие пептиды могут быть разбросаны практически по всему геному, говорит Десплан. Анализ последовательностей показывает, что фрагменты ДНК, способные кодировать крошечные пептиды, существуют впереди многих кодирующих белки генов, но немногие ученые считают, что эти участки делают что-либо полезное, добавляет он.

Просканировать геном на предмет поиска последовательностей, кодирующих пептиды короче 100 аминокислот, вполне возможно, считает Марк Герштайн (Mark Gerstein), специалист в области вычислительной биологии из Йельского университета (Yale University) в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, но перебрать множество последовательностей, чтобы определить, какие из них функциональны, скорее всего, будет гораздо сложнее.

Между тем, открытие пептидов полированного риса может повлиять на наше понимание роли псевдогенов, которые давно считаются несущественными реликтами кодирующих белки генов, отмечает Герштайн. Псевдогены часто содержат многочисленные сигналы, останавливающие синтез белка и, как результат, могут кодировать только короткие аминокислотные цепочки. «Возможно, это открытие утвердит ученых во мнении о том, что псевдогены все же выполняют в клетке определенные функции», - предполагает ученый.

Источник: www.lifesciencestoday.ru/