Недавнее исследование, проведенное группой ученых в Корее, выявило новые открытия о том, как взаимодействуют различные системы, участвующие в клеточном наблюдении. Это исследование является первым, чтобы идентифицировать «перекрестную» молекулу между этими системами. Поскольку эти пути участвуют в борьбе с токсичными клеточными или чужеродными веществами, исследование имеет различные потенциальные применения в разработке противовирусных препаратов, генной терапии и сельском хозяйстве.

Центральная догма молекулярной биологии описывает, как в клетке двухцепочечная ДНК транскрибируется в одноцепочечную молекулу, называемую РНК, которая в конечном итоге транслируется в белок. Но этот процесс не является надежным, и иногда он производит молекулы РНК или белка, содержащие ошибки, которые могут нанести вред клетке. Чтобы защитить себя от этих потенциально вредных молекул, а также от чужеродной вирусной РНК, клетки разработали сложные системы наблюдения для выявления и деградации аберрантных РНК и белков. Например, система контроля качества РНК (RQC) нацелена на собственные РНК, содержащие ошибки в клетке, в то время как посттранскрипционное молчание генов (PTGS) в первую очередь нацелено на чужие РНК (такие как инвазивные вирусы), «заставляя замолчать» их гены. Аналогичным образом, отдельная клеточная система осуществляет контроль качества белка. Чтобы поддерживать надлежащий баланс клеточных процессов, эти системы наблюдения должны строго регулироваться. Например, когда RQC и PTGS нацелены на РНК, когда один процесс подавляется, другой активируется. Но как именно взаимодействуют системы, до сих пор остается загадкой.

В новом исследовании, опубликованном в Природные растения ученые из Научно-технологического института Тэгу Кёнбук, Корея, под руководством профессора Джун М. Квак, обнаружили новую связь между путями, участвующими в деградации РНК. , Говоря о мотивации их исследований, профессор Квак говорит: «Мы хотели исследовать новые механизмы, контролирующие молчание генов с помощью небольших регуляторных РНК».

Для своего исследования ученые разработали генетическую систему, специфичную для типа клеток в растении Arabidopsis, что позволило им контролировать молчание РНК. Ген зеленого флуоресцентного белка использовался в качестве молекулы-мишени или добычи и был спарен с молекулярной конструкцией под названием Orion, которая использует систему PTGS для нацеливания и деградации РНК жертвы. Растительные клетки, экспрессирующие добычу без Ориона, проявляют зеленую флуоресценцию, тогда как клетки, которые экспрессируют и жертву, и Орион, называемые клетками PORI, практически не проявляют флуоресценцию.

Используя эту систему, исследователи идентифицировали дефектное растение PORI, которое тем не менее проявляло флуоресценцию. Это растение несло мутацию в белке под названием RPT2a, который, как известно, является частью системы контроля качества белка. Дальнейшие исследования показали, что RPT2a имеет решающее значение для перекрестного разговора между RQC и PTGS. В частности, они обнаружили, что RPT2a нацелен на белки RQC для деградации, что уменьшает влияние RQC и повышает роль PTGS. Это особенно полезно, когда в клетке присутствует чужеродная РНК, так как в отличие от RQC, PTGS включает процесс амплификации, который предупреждает соседние клетки о дальнейшем молчании чужеродной РНК.

Это первое в мире исследование, в котором показана роль RPT2a в поддержании баланса между двумя РНК-деградирующими системами в клетке. Профессор Квак с оптимизмом смотрит на возможные последствия для этого исследования. Он говорит: «Механизм наблюдения РНК, задействованный здесь, такой же, который используется в других растительных, животных и человеческих клетках в ответ на вирусные инфекции или любой чужеродный генетический материал. Следовательно, лучшее понимание работы этих систем будет полезно для разработки новые вакцины / противовирусные препараты для лечения заболеваний или осуществления генетических манипуляций, например, в сельском хозяйстве или генной терапии. "