Создание карты взаимодействий РНК и белков — ключ к новым методам лечения рака и болезней мозга

от

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали мощную технологию, которая может составить полную карту сети взаимодействий РНК и белков внутри клеток человека. Это достижение может предложить новые стратегии лечения таких заболеваний, как рак и болезнь Альцгеймера.

Взаимодействие РНК и белков

Взаимодействия РНК и белков регулируют многие важные процессы в клетках, включая включение и выключение генов, а также реакцию на стресс. Однако до недавнего времени учёные могли фиксировать лишь небольшие подмножества этих взаимодействий, оставляя большую часть клеточного «диалога» скрытой.

«Эта технология подобна схеме подключения клеточных «разговоров», — сказал Шэн Чжун, профессор кафедры биоинженерии имени Шу Чиена — Джин Лэя в инженерной школе Джейкобса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, который руководил исследованием, опубликованным в журнале Nature Biotechnology.

Технология показывает, какие РНК физически взаимодействуют с какими белками. Многие заболевания, включая рак и нейродегенеративные заболевания, возникают, когда эти взаимодействия заставляют клетки делать неправильные вещи, например, расти, когда они не должны, игнорировать сигналы стресса или уклоняться от иммунной системы. Как только мы сможем увидеть конкретные взаимодействия РНК и белков, которые имеют значение, мы сможем разработать лекарства, чтобы подавить их или изменить направление.

Принцип работы технологии

Новая технология работает путём замораживания момента, когда РНК и белки физически соприкасаются внутри клеток. Каждый белок помечается и химически связывается с РНК, с которой он соединяется. Эти пары РНК и белка затем преобразуются в уникальные ДНК-штрихкоды, которые можно прочитать с помощью стандартных секвенаторов. В результате получается полный каталог взаимодействий РНК и белков, полученных в ходе одного эксперимента.

При применении к двум линиям клеток человека технология выявила более 350 000 взаимодействий, включая многие, которые ранее не были известны. Команда Чжуна подтвердила известные РНК-связывающие белки, но также обнаружила сотни неожиданных.

Одним из примеров является фосфоглицератдегидрогеназа (PHGDH) — фермент, который команда Чжуна ранее идентифицировала как причинный ген при болезни Альцгеймера и потенциальный биомаркер крови для раннего выявления этого заболевания. В этом исследовании было обнаружено, что PHGDH связывается с матричными РНК, связанными с выживаемостью клеток и ростом нервов. Это открытие указывает на дополнительные способы, с помощью которых PHGDH может влиять на здоровье мозга.

Команда также обнаружила, что длинная некодирующая РНК LINC00339 взаимодействует с 15 мембранными белками. Поскольку уровень этой РНК повышен при некоторых видах рака, эти новые взаимодействия могут помочь объяснить, как она способствует росту и распространению опухолей.

Способность видеть такие скрытые взаимодействия может выявить новые мишени для лекарств и подходы к лечению.

«Взаимодействия, которые действуют как регуляторы заболеваний, становятся мишенями для лекарств — либо РНК, либо белковый партнёр, либо контактная поверхность между ними», — сказал соавтор исследования, докторант лаборатории Чжуна Шуанхун Сюэ. «Если определённые взаимодействия РНК и белков способствуют развитию заболевания, их блокирование может стать потенциальной терапевтической стратегией. Если другие взаимодействия защищают от заболевания, мы будем стремиться сохранить или усилить их».

Важно отметить, что технология не только показывает, что РНК и белок взаимодействуют, но и определяет, какой участок белка задействован и какие последовательности РНК предпочтительны для данного белка. Этот уровень детализации предлагает ценные точки входа для разработки таргетной терапии.

Однако предстоит ещё много работы. «Для большинства новых взаимодействий, которые мы обнаружили, их точная биологическая роль всё ещё требует изучения», — сказал Чжун. «Главный прорыв здесь заключается в том, что мы создали полную, непредвзятую карту потенциальных партнёрств РНК и белков. Это открывает двери для будущих исследований, чтобы выяснить, какие из них способствуют развитию заболеваний, какие из них являются защитными и как мы можем воздействовать на них с помощью лекарств».

Команда Чжуна сейчас применяет технологию к моделям заболеваний, включая болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Их цель — выявить сбои во взаимодействиях РНК и белков, которые могут послужить основой для терапий следующего поколения.

Предоставлено: [University of California — San Diego](https://phys.org/partners/university-of-california—san-diego/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте