12 января 2022

Новый метод помог обнаружить ранее неизвестные регуляторные молекулы РНК

  • Генетика
  • Новые методики

Московские ученые совместно с американскими коллегами придумали методику, которая позволит раскрыть особенности работы ядерных некодирующих РНК. Эти молекулы управляют активностью генома, взаимодействуя с регуляторными последовательностями генов и связанными с ними белками, однако до настоящего времени не было возможности установить, какие именно РНК и каким образом опосредуют активацию и подавление генов. Предложенный авторами работы экспериментальный подход позволил идентифицировать молекулы РНК, которые помогают формировать специфическую трехмерную архитектуру генома. С результатами исследования, выполненного при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ), можно ознакомиться на страницах журнала PNAS.

Новый метод помог обнаружить ранее неизвестные регуляторные молекулы РНК

Транскрипция генов, то есть считывание РНК с ДНК, — первый этап реализации генетической информации. Традиционно белковые факторы исследовались как основной класс молекул, регулирующих ее, однако исследования последних лет свидетельствуют о том, что существенную роль играют находящиеся в клеточном ядре некодирующие РНК. Они могут привлекать к определенным участкам генома активаторы или, наоборот, репрессоры транскрипции, направлять специфическую пространственную укладку генома и выступать в качестве «затравки» для сборки белковых комплексов или организации белковых конденсатов (капель).

В недавних исследованиях было показано, что присутствие РНК может быть важно для привлечения к определенным местам генома транскрипционных репрессоров группы Polycomb, обеспечивающих своевременное выключение генов в эмбриональном развитии, и организации петель хроматина с участием белка CTCF. Вместе с тем конкретные РНК, которые задействованы в этих процессах, установлены не были.

«Имевшиеся методы исследования некодирующих РНК позволяли идентифицировать лишь их сайты посадки в геноме, однако не позволяли анализировать белки, которые могут привлекаться ими к геному», — поясняет Алексей Гаврилов, первый автор опубликованного исследования, ведущий научный сотрудник Института биологии гена РАН.

Сотрудники Института биологии гена РАН (Москва), Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины ФМБА (Москва), Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова (Москва) и Биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова (Москва) совместно с американскими коллегами предложили комбинированный метод RedChIP, позволяющий анализировать РНК-ДНК контакты, опосредованные конкретным белком.

Первая часть названия нового метода взята от Red-C — протокола полногеномного анализа РНК-ДНК контактов, который был ранее разработан авторами работы. Он основан на сшивке фрагментов РНК и ДНК, находящихся в ядре в составе одного нуклео-белкового комплекса. Далее проводят секвенирование химерных молекул РНК-ДНК, то есть расшифровывают, какие молекулы РНК были связаны с различными участками генома. Вторая часть названия — отсылка к иммунопреципитации хроматина (ChIP). Данный подход позволяет изолировать РНК-ДНК-белковые комплексы, в состав которых входит определенный белок, и таким образом анализировать опосредованные им РНК-ДНК контакты.

Объединение двух методик в новом экспериментальном протоколе позволило авторам исследования идентифицировать некодирующие РНК, задействованные в привлечении транскрипционных репрессоров группы Polycomb к генам, важным в развитии (таким как гены Hox, отвечающим за «схему» построения эмбриона), и в организации CTCF-зависимых петель хроматина.

«Мы рассчитываем, что разработанный нами метод позволит уточнить карту хромосомных взаимодействий, функции и механизмы действия уже известных некодирующих РНК, а также идентифицировать новые типы регуляторных РНК, контролирующих экспрессию генов на транскрипционном уровне. Некодирующие РНК — регуляторы огромного числа процессов в жизни клетки. Поэтому знание об их функциях может послужить основой для создания новых клеточных моделей и разработки способов лечения различных генетических заболеваний», — подводит итог Алексей Гаврилов.

Источник:  Пресс-служба РНФ

Публикации из новости

RedChIP identifies noncoding RNAs associated with genomic sites occupied by Polycomb and CTCF proteins
Gavrilov A.A., Sultanov R.I., Magnitov M.D., Galitsyna A.A., Dashinimaev E.B., Lieberman Aiden E., Razin S.V.
Q1 Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2021 цитирований: 0