Некодирующие РНК помогают искать регуляторным белкам нужные гены

Мы привыкли говорить о взаимодействии белков и ДНК, а также об итоговом изменении активности генов, но при этом нужно понимать, что белкам или, например, регуляторным РНК надо как-то ориентироваться в сложнейшем клубке ДНК, разные участки которой могут быть упакованы по-разному. Не говоря уже о том, что лишь 1% нашего генома отдан под ДНК-последовательности, кодирующие белки. То есть остальные 99% оказываются тем самым «стогом», в котором регуляторной молекуле приходится искать свою регулируемую «иголку».

Оказывается, в клетке существуют специальные молекулы, работающие чем-то вроде проводников и помогающие другим молекулам собраться вместе. Такими молекулами-проводниками служат, к примеру, lnkRNA — особый класс РНК, который не несёт информацию о белках и по длине уступает обычным некодирующим РНК.

lnkРНК синтезируются с межгенных участков ДНК, то есть тех, что кодируют белки. Митчел Гуттман и его коллеги из Калифорнийского технологического института (США) показали, как lnkRNA помогают организоваться белкам, необходимым для упаковки генетической информации (а упаковка генов, как известно, имеет самое непосредственное отношение к их активности — если ген плотно упакован в хромосоме, то никакая кодирующая, «белковая» РНК на нём синтезироваться не будет.).

Исследователи изучали lnkRNA под названием Xist, о которой было известно, что она нужна для подавления одной из Х-хромосом у самок млекопитающих, а также то, что она непосредственно связывается с хромосомой и с хроматиновыми регуляторами, которые реорганизуют структуру хромосомы. Также мы знаем, что для правильной работы РНК необходимы разные участки самой молекулы. Но о точном механизме этого процесса можно было только догадываться.

Выяснилось, что Xist-РНК работает чем-то вроде магнитной скрепки, собирающей в одну точку разные гены, которые нужно инактивировать.

Пока синтез Xist не начался, гены Х-хромосомы распределены по довольно большому пространству. Но когда появляется Xist, гены группируются вокруг неё, конденсируясь во что-то вроде облака. Теперь белкам, отвечающим за регуляцию этих генов, не нужно выискивать их, достаточно прийти в одну конкретную область, где будут сгруппированы все нужные гены.

Как пишут авторы работы в Science Express, им удалось определить в Xist некую повторяющуюся последовательность, без которой РНК не получалось собрать вокруг себя гены: если из РНК эту область вырезали, Х-хромосома продолжала работать как ни в чём не бывало. Как легко понять, такое сближение нужных генов происходит из-за комплементарного взаимодействия между РНК и участками ДНК.

Исследователи полагают, что таким же образом функционируют и другие lnkRNA, что они создают своего рода рабочие кабинеты для регуляторных белков, куда те приходят и выполняют требуемые манипуляции со всеми нужными ДНК-последовательностями. Этот способ регуляции может быть особенно важен для стволовых клеток, где тот или иной путь специализации зависит от упаковочной блокировки целых групп генов.

Подготовлено по материалам Калифорнийского технологического института. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.