Любопытно, что аналогичная связь между наличием хвоста и стабильностью существует в молекулах живых клеток. Молекулы-мессенджеры, которые передают инструкции от ДНК к белковым фабрикам для синтеза белка, ведут себя как воздушные змеи. Посланникам нужен специальный хвост, чтобы стабилизировать их, чтобы они могли функционировать.
Изменчивость хвоста — по длине или по положению — влияет на функцию молекул-мессенджеров и, следовательно, влияет на экспрессию генов.Теперь команда ученых из Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины (inStem) и Национального центра биологических наук (NCBS) обнаружила, что многие молекулы-мессенджеры плоского червя Schmidtea mediterranea имеют альтернативные формы, которые различаются по длине и положению. их хвостов.
Это исследование S. mediterranea является первым в своем роде на модельных системах плоских червей, которые, благодаря своей невероятной способности к регенерации, дают представление о регуляции стволовых клеток, раке и регенерации тканей. Это исследование может помочь нам понять, как изменение хвостов молекулы-мессенджера может контролировать экспрессию генов в контексте регенерации.В типичной клетке экспрессия гена, кодирующего белок, включает два основных этапа — кодирование молекулы-мессенджера, называемой мРНК, из генетической информации в ДНК, с последующим переводом сообщения мРНК в белковые продукты в белке клетки. заводы. Однако перед трансляцией процесс, называемый «полиаденилирование», добавляет к мРНК хвосты для стабилизации этих мессенджеров.
Иногда в клетках происходит явление, известное как «альтернативное полиаденилирование», посредством которого эти хвосты добавляются в разные положения мРНК, тем самым влияя на их функции.«Мы знаем, что альтернативное полиаденилирование — это процесс, с помощью которого одной и той же мРНК можно придать разные хвосты», — говорит член факультета inStem Дасаради Палакодети. «И мы знаем, что есть определенные шаблоны в мРНК, которые сигнализируют о полиаденилировании.
Но нам нужно было построить вычислительный конвейер, чтобы иметь возможность надежно обнаруживать такие сигналы», — продолжает он.Работа была результатом совместных усилий группы Палакодети в inStem и Асвина Сешасаи, преподавателя NCBS.
Помимо использования множества передовых молекулярных методов, таких как секвенирование следующего поколения или NGS, исследователям также пришлось разработать специальные биоинформатические инструменты для анализа больших объемов геномных данных.При поиске определенного паттерна в очень большом количестве генетических данных вероятность обнаружения такого паттерна по чистой случайности становится очень высокой. «Чтобы избежать таких ложных срабатываний, нам нужен был опыт в области статистики и биоинформатики, который предоставили Асвин Сешасаи и Правин Ананд», — продолжает Палакодети.Инструменты и методы, использованные в работе, описаны в публикации в журнале G3: Genes | Genome | Genetics. Авторы полагают, что эти инструменты и методы заложат основу для важнейших достижений в системе моделей плоских червей и в нашем понимании биологии стволовых клеток и процесса регенерации.
«Один из наиболее интересных закономерностей, выявленных в результате этого исследования, заключается в том, что одни и те же мРНК с разными хвостами обнаруживаются в разных тканях. Активно регенерирующие ткани, экспрессирующие ген, имеют мРНК с более короткими хвостами, в то время как зрелые клетки, экспрессирующие тот же ген, имеют мРНК с более длинными хвосты ", — говорит Вайраван Лакшманан, который является одним из ведущих авторов статьи, в которой подробно описываются эти результаты.Правин Ананд, другой ведущий автор этого исследования, говорит: «Многие исследования сосредоточены на том, какой белок кодирует мРНК, но очень немногие на самом деле изучают последовательности, которые находятся за пределами этих кодирующих областей.
Наша работа направлена на изучение сигналов полиаденилирования в шкала генома, которая может регулировать стабильность мРНК и может влиять на локализацию мРНК и трансляцию. И все это было впервые разработано в системе моделей плоских червей ».