"Мусорная" РНК оказалась необходима для борьбы со стрессом

Учёные из США обнаружили, что часть считавшейся мусорной РНК "выпускает на свободу" гены, помогающие клеткам мышей оптимальным образом отреагировать на стресс. При определённых условиях она активизирует транскрипцию генов (перенос генетической информации с ДНК на РНК), отвечающих за клеточный ответ на стрессогенные факторы. До сих пор назначение такого "мусора" в РНК оставалось одной из крупнейших загадок в геноме живых существ. Соответствующая статья опубликована в журнале Cell.

В РНК многих организмов присутствуют мобильные генетические элементы небольшой длины, которые могут самовоспроизводиться и чья функция до сих пор неизвестна. В новой работе генетики изучили назначение некоторых таких элементов с условным наименованием В2. Такие В2 РНК ещё называют некодирующими РНК, поскольку они не кодируют какие-то белки, отчего их функция в геноме раньше была неясной. Согласно устоявшимся в генетике взглядам, такие некодирующие участки — генетический "мусор", не имеющий какого-либо практического смысла.

Исследователей заинтересовало то, как В2 РНК взаимодействует с особым комплексом PRC2, который состоит из четырёх подкомпонентов. Один из них — белок EZH2 — имеет каталитические функции (фермент, ускоряющий химические реакции в клетках). Сами по себе и В2 РНК, и EZH2 на первый взгляд не играют никакой активной роли в клетке.

Чтобы прояснить функции EZH2, исследователи, используя клетки мышей, извлекли его из комплекса PRC2, где он находится обычно, и поместили его в одну среду с B2 РНК. Сразу после этого обнаружилось, что EZH2 вне своего комплекса перестаёт быть неактивным и расщепляет В2 РНК. Последняя, в свою очередь, обычно связывает гены, отвечающие за реакцию клеток на стресс. После расщепления B2 РНК эти гены "высвобождаются" и запускают цепи реакции клеток на стресс. Это значит, что B2 РНК — это главный элемент в ответе клеток на стрессогенные факторы, такие как нагрев или ударная волна. 

Чтобы прояснить, имеют ли их достаточно специфичные опыты отношение к реальным биохимическим процессам в клетках мышей, авторы работы переместили В2 РНК в клетки мышей из особой клеточной линии, выращиваемой в лаборатории. Оказалось, что в случае переноса "чужой" В2 РНК клетка гибнет за два дня. А вот если перед переносом В2 РНК обработать белком EZH2, то в силу расщепления "чужой" РНК этого не происходило. Всё это заставило исследователей предположить, что взаимодействие В2 РНК и белка EZH2 управляет клеточным ответом на стресс не только в экспериментах in vitro (в пробирках), но и in vivo (в живых организмах). Авторы работы считают, что нашли главный механизм, управляющий запуском ответа на стресс в клетках.

Исследователи отмечают, что в клетках человека есть образования, похожие на B2 РНК из клеток мышей. Их называют короткими рассеянными элементами ядра (short interspersed nuclear elements, SINE). Вполне возможно, полагают они, что функции SINE, до этого также считавшиеся неясными ("генетический мусор"), очень похожи на B2 РНК у мышей. Если это так, то новая работа имеет значительные перспективы в области медицины. Клеточная реакция на стресс препятствует распространению раковых клеток, росту опухолей. Сейчас, чтобы вызвать эту реакцию, врачи используют различные препараты, запускающие её косвенным путем. Если удастся делать это прямой активацией SINE, эффективность таких мероприятий может существенно возрасти, что облегчит борьбу с онкологическими заболеваниями.