Naukowcy odkryli wysoki poziom niekodującego RNA w jądrach, co sugeruje nową rolę w funkcjonowaniu i rozwoju plemników.

Naukowcy z Uniwersytetu w Toronto zmapowali przestrzenne rozmieszczenie około 700 długich niekodujących RNA, znanych jako lncRNA, w jądrach. Zespół odkrył znacznie wyższy poziom lncRNA w jądrach, niż wcześniej szacowano, co sugeruje, że lncRNA mogą odgrywać ważniejszą rolę w reprodukcji samców, niż wcześniej sądzono.

Zespół badawczy postanowił przeprowadzić obejmującą cały genom analizę wzorców lokalizacji lncRNA w jądrach powszechnego organizmu modelowego wykorzystywanego w badaniach biomedycznych: muszki owocowej. Odkryli, że liczba genów lncRNA ulegających ekspresji i poziomy ich ekspresji przekroczyły oczekiwania oparte na istniejących zapisach i założeniach dotyczących ich nieistotności, po części dlatego, że lncRNA nie kodują białek.

„Długie niekodujące RNA są tematem kontrowersyjnym, ponieważ nie jest jasne, jakie funkcje pełni większość z nich” – powiedział. Mateusz Jasimowiczwspółautor badania i doktorant Genetyka molekularna Na Uniwersytecie w Toronto Donnelly Centrum Badań Komórkowych i Biomolekularnych„Niepewność dotycząca lncRNA wynika częściowo z przekonania, że ​​poziom ich ekspresji jest stosunkowo niski w genomach. Wyniki naszego badania obaliły to przekonanie i wykazały kilka potencjalnych ról lncRNA w rozwoju i wzroście plemników”.„

I badanie było Opublikowano w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza.

W całym królestwie zwierząt rozwijające się plemniki charakteryzują się najwyższym poziomem ekspresji genów, przy czym geny lncRNA ulegają ekspresji na wyższym poziomie niż geny kodujące i przez znacznie dłuższy okres. Chromosom Y, który ulega unikalnej ekspresji podczas rozwoju plemników, również stanowi wyjątkowe wyzwanie dla badaczy ze względu na szereg niezwykłych właściwości genetycznych, w tym elementy transpozycyjne, powtórzenia satelitarne i pseudogeny.

Elementy transpozycyjne to sekwencje DNA, które przemieszczają się z jednego regionu genomu do drugiego. Zarówno powtórzenia satelitarne, jak i pseudogeny są niekodujące, przy czym pierwsze składają się z większych odcinków powtarzalnych sekwencji DNA, a drugie są strukturalnie podobne do genów.

Obecność tych powtarzających się, niekodujących elementów w chromosomie Y powoduje jego wyciszenie na wszystkich etapach rozwoju, z wyjątkiem produkcji plemników. Jednakże elementy te mogą stwarzać ryzyko dla plemników poprzez włączenie do genów elementów niekodujących, co może prowadzić do mutacji, nieprawidłowości w nasieniu lub wad wrodzonych.

Zespół badawczy znalazł kilka przykładów genów lncRNA, które redukują potencjalnie szkodliwe aktywności transpozycyjne, utrzymując je na poziomie sprzyjającym ewolucji nowych genów, a nie mutacjom w istniejących genach.

„Wykazano, że dojrzałe plemniki zawierają RNA z genów kodujących i niekodujących. Niekodujący RNA obecny w jądrze plemnika może wpływać na metabolizm i zachowanie przez wiele pokoleń” – powiedział Jacimovitch.

Zespół badawczy odkrył także w nasieniu nowy typ cząstek opartych na lncRNA, które mogą wpływać na reprodukcję i potomstwoNaukowcy postawili hipotezę, że nowe cząsteczki oparte na lncRNA mogą być wytwarzane zarówno przez komórki spermatogenne, jak i niespermatogenne, i że mogą wysyłać złożone sygnały międzykomórkowe.

„„Wiele znalezionych przez nas lncRNA zostało przeoczonych w poprzednich badaniach, ponieważ nie są poliadenylowane” – powiedział. Katarzyna Shaw„W procesie tym do cząsteczki RNA dodaje się ogon składający się z łańcucha zasad adeninowych, co stabilizuje cząsteczkę i zapobiega degradacji. Okazuje się, że większość lncRNA nie jest poliadenylowana, dlatego wiele z nich uniknęło wykrycia konwencjonalnymi metodami”.„

„Nasze odkrycie wysokiego poziomu ekspresji lncRNA w jądrach jest kluczem do odrzucenia założeń, że lncRNA są w większości niefunkcjonalne, ponieważ założenia te opierają się w dużej mierze na obserwacjach niskiej ekspresji” – powiedział. Henryk Kraus, Główny badacz badania i profesor genetyki molekularnej w Donnelly Center Wydział Lekarski Temerty’ego. „W szczególności nowo odkryte cząstki oparte na lncRNA mogą potencjalnie pomóc w opracowaniu nowych terapii opartych na RNA”.„.”

Badania te były wspierane przez Kanadyjski Instytut Badań nad Zdrowiem oraz Kanadyjską Radę ds. Badań Przyrodniczych i Inżynieryjnych.