Zjawisko, w którym RNA o nazwie NORAD napędza białko o nazwie Pumilio, tworząc krople cieczy w komórkach, podobnie jak olej w wodzie, wydaje się ściśle regulować aktywność Pumilio. Nowe badanie prowadzone przez naukowców z UT Southwestern sugeruje, że takie „oddzielenie faz” sterowane RNA z kolei chroni przed niestabilnością genomu, przedwczesnym starzeniem się, chorobami neurodegeneracyjnymi i może stanowić wcześniej nierozpoznany sposób regulowania procesów komórkowych przez RNA. „Coraz wyraźniej widać, że separacja faz jest ważną zasadą organizującą komórki” – mówi dr Joshua Mendell, profesor biologii molekularnej i badacz z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa na UTSW, który kierował opublikowanym badaniem. Inni naukowcy z UTSW, w tym dr Michael Rosen, przewodniczący katedry biofizyki, członek Narodowej Akademii Nauk (NAS) i badacz z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa, oraz dr Steven McKnight, profesor biochemii oraz członek NAS i Narodowej Akademii Medycznej już wcześniej stwierdzili, że rozdział faz uczestniczy w wielu szlakach komórkowych. Ich praca opiera się na tych odkryciach, wskazując, w jaki sposób rozdział faz umożliwia niektórym RNA regulowanie aktywności białek, z którymi wchodzą w interakcje”. Mendell i Mahmoud Elguindy, student programu szkoleniowego dla naukowców medycznych UTSW, odkryli tę rolę w separacji faz, badając fazy RNA znane jako „niekodujący RNA aktywowany przez uszkodzenie DNA” lub NORAD. Chociaż NORAD nie jest bezpośrednio odpowiedzialny za wytwarzanie białek, wiąże i hamuje Pumilio, białko, które hamuje ekspresję setek innych przekaźnikowych RNA kodujących białka biorące udział w podziale komórki.
System NORAD-Pumilio
Wcześniejsze prace w laboratorium Mendella wykazały, że komórki ludzkie i zwierzęta laboratoryjne, genetycznie zmodyfikowane tak, aby nie miały NORAD, mają zbyt dużo aktywnego Pumilio, co uniemożliwia im utrzymanie stałej liczby chromosomów podczas podziału komórkowego i powoduje ich przedwczesne starzenie. Z drugiej strony mutacje, które prowadzą do zbyt małej ilości Pumilio, zostały powiązane z chorobami neurodegeneracyjnymi u ludzi. Pozostało jednak fundamentalne pytanie, w jaki sposób NORAD reguluje Pumilio, aby zapobiegać chorobom. Ponieważ NORAD to tylko jeden z setek RNA w komórce, który jest wiązany przez Pumilio, nie było jasne, w jaki sposób NORAD jest w stanie konkurować z innymi RNA w celu kontrolowania poziomu aktywnego Pumilio. Aby odpowiedzieć na to pytanie, Mendell i Elguindy wykorzystali mikroskopię do zlokalizowania kompleksów NORAD-Pumilio w komórkach. Odkryli, że kompleksy te rozsiane są po wnętrzach komórek, tworząc własne struktury przypominające krople oleju, oddzielone od cytoplazmy, które nazwali „ciałami NORAD-Pumilio”. Dalsze badania wykazały, że około połowa Pumilio w komórkach była sekwestrowana w ciałach NORAD-Pumilio, a rozdział faz był krytyczny dla koncentracji Pumilio w tych strukturach. Pumilio nie tylko wiązało się z licznymi miejscami na każdej cząsteczce NORAD, ale interakcje między cząsteczkami Pumilio również odgrywały kluczową rolę w tworzeniu kropel. To połączenie przyciągania między cząsteczkami RNA i białka zapewnia siłę napędową, która oddziela białka Pumilio od otaczającego środowiska komórkowego, mówi Elguindy, zapobiegając ich interakcji z innymi RNA. Kiedy naukowcy wykorzystali techniki do przerwania tego rozdziału faz, NORAD nie był już w stanie sekwestrować wystarczającej ilości Pumilio, co doprowadziło do nieprawidłowości chromosomalnych.
„Podczas gdy separację faz zaobserwowano w wielu różnych ustawieniach komórek, społeczność naukowa debatowała nad tym, które czynności komórkowe wymagają tego procesu” – mówi Elguindy. „Nasze badanie wykazało, że w tym przypadku, kiedy zaburzasz separację faz, istnieją realne konsekwencje”. Mendell dodaje, że lepsze zrozumienie systemu NORAD-Pumilio może doprowadzić do nowych sposobów przeciwdziałania objawom związanym ze starzeniem się i leczenia chorób neurodegeneracyjnych. Ponadto poszukiwanie większej liczby przykładów rozdziału faz przez inne cząsteczki RNA może rzucić światło na sposób, w jaki komórki regulują inne kluczowe procesy.
Bibliografia:
Źródło zdjęcia: pixabay.com
Więcej komentarzy...