LncRNA (произносимые link-RNAs) до недавнего времени привлекали гораздо меньше внимания, чем гены, кодирующие белки, но теперь они становятся все более интересными для науки. В геноме человека не только 20 000 генов днРНК — примерно столько же, сколько и генов, кодирующих белок, — но недавно было обнаружено, что днРНК служат главными переключателями в самых разных биологических процессах.
Они включают и выключают гены и влияют на другие регуляторные гены, контролируя клеточную судьбу во время внутриутробного развития, а также клеточное деление и смерть во взрослом организме. Таким образом, эти главные регуляторы могут служить ключом к выяснению или даже лечению множества заболеваний.Чтобы понять суть днРНК, ученые пытаются понять, как они появились в геноме и можно ли их сгруппировать в классы в соответствии с их активностью.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Genome Biology, Улицкий и его команда — студенты-исследователи Хадас Хезрони, Гали Хаусман и Зохар Меир, а также научные сотрудники доктора Х. Ротему Бен-Тову Перри и Йоаву Любельски — удалось идентифицировать класс днРНК млекопитающих, которые произошли от более древних генов, взяв на себя новые функции.Ученые исходили из предположения, что эволюция — это экономичный процесс: если ген теряет свою функцию, он, вероятно, будет «переработан» для различных целей в клетке. «Как кирпичи из разрушенного памятника могут помочь построить новый дом, так и вышедшие из употребления гены могут найти новые роли в клетке в ходе эволюции», — объясняет Улицкий.Члены его команды разработали серию алгоритмов, которые позволили им найти такие «переработанные» гены в геноме млекопитающих. Во-первых, они идентифицировали около 1000 генов, кодирующих белки у кур, рыб, ящериц и других позвоночных, не относящихся к млекопитающим, но не у людей, собак, овец и других млекопитающих.
Ученые предположили, что по крайней мере некоторые из этих генов, потеряв свою функцию кодирования белков, начали производить днРНК у млекопитающих. Сравнивая «окрестности генов» в непосредственной близости от днРНК и генов, которые перестали кодировать белки, исследователи обнаружили, что действительно около 60 генов днРНК у млекопитающих — или от 2% до 3% днРНК, общих для человека и других видов млекопитающих. — по всей видимости, произошли от наследственных генов.
Их генетическая последовательность в некоторых случаях похожа на последовательность древних генов, но они утратили способность кодировать белок.«Трудно понять, что заставило эти гены потерять свой потенциал кодирования белков более 200 миллионов лет назад, когда млекопитающие произошли от своих позвоночных предков», — говорит Улицкий. «Но тот факт, что эти гены так долго сохранялись в геноме, предполагает, что они играют важную роль в клетке».
Идентификация таких «окаменелостей» генов, кодирующих белок, в геноме млекопитающих облегчит дальнейшее изучение днРНК человека и, в конечном итоге, может помочь ученым понять, что происходит, когда их функция нарушается. Например, днРНК помогают создавать разные типы нейронов в мозге плода; их неспособность правильно определить судьбу этих нейронов может способствовать эпилепсии. Поскольку днРНК участвуют в контроле клеточного деления, их нарушение может быть связано с раком. Наконец, манипулирование днРНК может сделать возможным лечение определенных генетических нарушений.
Улицкий объясняет: «В последние годы было обнаружено, что днРНК важны для активации или репрессии генов, относящихся к различным заболеваниям. Возможно, однажды станет возможным лечить эти нарушения, воздействуя на днРНК, чтобы перепрограммировать целые регуляторные сети генов. Например, в исследовании на мышах исследователи из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне, штат Техас, предотвратили прогрессирование синдрома Ангельмана, вызванного мутациями на хромосоме 15, путем подавления молчания определенной днРНК — чтобы высвободить экспрессию гена, который он подавляет ".