РНК играет центральную роль в декодировании генетической информации в ДНК, чтобы поддерживать жизнь организма. Он широко известен как промежуточная молекула, используемая для синтеза белков из ДНК.
Клетки наполнены молекулами РНК в сложных и разнообразных формах, двумя основными типами которых являются рибосомные РНК или рРНК; и переносят РНК, или тРНК; которые участвуют в синтезе белков.
Малые РНК играют важную роль в здоровье и болезнях, включая рак, диабет, неврологические заболевания и бесплодие.
Примеры малых РНК: микроРНК; piwi-взаимодействующая РНК или пиРНК; и малая РНК, полученная из тРНК, или цРНК. Малые РНК могут модифицироваться химическими группами и, таким образом, приобретать новые функции.
Разработка высокопроизводительных технологий секвенирования РНК, полезных для изучения количества и последовательностей РНК в биологическом образце, открыла расширяющийся репертуар малых популяций РНК, которые точно настраивают экспрессию генов и защищают геномы.
«PANDORA-seq может широко использоваться для профилирования ландшафтов малых РНК в различных физиологических и болезненных состояниях, чтобы облегчить открытие ключевых регуляторных малых РНК, участвующих в этих условиях», – сказал Ци Чен, доцент биомедицинских наук в Медицинской школе UCR. , который руководил исследованием, опубликованным сегодня в журнале Nature Cell Biology. «Модифицированные малые РНК носят« мантию-невидимку », которая предотвращает их обнаружение традиционными методами секвенирования РНК. Сколько существует таких модифицированных РНК??
Каково происхождение их последовательностей? И какова именно их биологическая функция? На эти вопросы может ответить PANDORA-seq."
PANDORA-seq использует пошаговую ферментативную обработку для удаления ключевых модификаций РНК, которая затем снимает маску-невидимку, используемую модифицированными малыми РНК.
«PANDORA-seq открыла ящик Пандоры с маленькими РНК», – сказал Тонг Чжоу, биоинформатик из Медицинской школы Рино Университета Невады и соавтор исследования. "Теперь мы можем танцевать с этими когда-то невидимыми партнерами в бальном зале RNA."
По словам Чена, PANDORA-seq раскрывает удивительный ландшафт малых РНК, в котором преобладают цРНК и малые РНК, происходящие от рРНК, или рсРНК, а не микроРНК, которые ранее считались доминирующими во многих тканях и клетках млекопитающих.
«С помощью PANDORA-seq мы обнаружили беспрецедентную динамику микроРНК / цРНК / рсРНК, когда соматические клетки перепрограммируются в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые генерируются взрослыми клетками и обладают свойствами, аналогичными свойствам эмбриональных стволовых клеток, что делает их способными дифференцироваться во всех типы клеток тела ", – сказал Сихем Челуфи, доцент кафедры биохимии UCR и соавтор статьи. «Некоторые цРНК и рсРНК могут влиять на синтез белка и даже влиять на дифференцировку клонов эмбриональных стволовых клеток в эмбриональных стволовых клетках."
Чен объяснил, что в настоящее время наиболее изученными классами малых РНК у млекопитающих являются микроРНК, которые в изобилии присутствуют в соматических клетках млекопитающих и контролируют тип и количество белков, производимых клетками; и piRNA, которые в основном экспрессируются в семенниках и модулируют развитие половых клеток.
«В настоящее время эти малые РНК могут быть всесторонне профилированы высокопроизводительными методами, такими как секвенирование РНК», – сказал он. «Однако широко используемые протоколы секвенирования малых РНК имеют внутренние ограничения, которые препятствуют обнаружению определенных модифицированных малых некодирующих РНК во время секвенирования РНК.
PANDORA-seq преодолевает эти ограничения."
Джунчао Ши, докторант, работающий в лаборатории Чена, и первый автор исследовательской работы с энтузиазмом относится к использованию PANDORA-seq.
"Новый метод может произвести революцию в представлении о ландшафтах малых РНК", – сказал он. "Откровенно говоря, все предыдущие исследования с использованием традиционного секвенирования РНК теперь, возможно, придется пересмотреть."
Челуфи сказал, что теперь команда хочет понять, как генерируются цРНК / рсРНК, как они функционируют в стволовых клетках и как они организуют решения о судьбе клеток во время развития.
«Ответы на эти вопросы своевременны для разработки диагностических инструментов, определения терапевтических целей и продвижения регенеративной медицины», – сказала она.
Во время разработки PANDORA-seq Чену напомнили притчу о слепых и слоне, которая учит, что истина открывается только тогда, когда различные части сходятся воедино.
«Иногда мы забываем о большой картине, сосредотачиваясь только на ее небольшой части», – сказал он. "Возможно, единственный способ прийти к полной правде – общей картине – это выйти за рамки наших знаний и подтвердить открытую истину с помощью недавно разработанной технологии."
«Удивительно наблюдать через линзы микроскопа в лаборатории за глубоким изменением судьбы клеток во время клеточного репрограммирования и дифференцировки», – сказал Рубен Франклин, докторант лаборатории Челуфи и соавтор исследования. «Но PANDORA-seq позволяет нам подслушивать молекулярных игроков во время этих процессов."