Jedynie 15% ludzkiego genomu zawiera sekwencje kodujące białka. Jednak w ostatnich latach odkryto, że zadziwiająca ilość tzw. "śmieciowego"/miedzygenowego DNA jest kopiowana na RNA - cząsteczki niosące informację dla reszty komórki.

Badano, w jaki sposób to RNA działa i czy ma jakąkolwiek funkcję. W 2008 roku naukowcy MIT pod przewodnictwem profesora Phillipa Sharpa odkryli, że wiele z tego RNA jest tworzone w procesie nazwanym ekspresją rozbieżną (divergent expression), podczas której komórki odczytują swoje DNA w obu kierunkach od punktu startu.

Sharp wraz z zespołem kontynuował badania i 23 czerwca br. w Nature ukazała się publikacja opisująca, w jaki sposób komórki najpierw inicjują, a później zatrzymują kopiowanie w kierunku upstream (niekodującym), dzięki czemu transkrypcja dalej przebiega w prawidłowym dla genu kierunku. Odkrycia te wyjaśniają obecność tak wielu krótkich niekodujących nici RNA, których obecność została niedawno odkryta a funkcja jest nieznana.

Obserwujemy nowe typy RNA których nie spodziewaliśmy się znaleźć i próbujemy zrozumieć jego rolę na żywotność i zdrowie komórki. Daje nam to całkowicie nowy wgląd na równowagę podstawowych procesów, które pozwalają komórce funkcjonować- podkreśla prof. Sharp, członek Koch Institute for Integrative Cancer Research przy MIT.

DNA znajdujące się w jadrze komórkowym kontroluje jej aktywność poprzez produkcję RNA i białek. Aby mechanizm działał, informacja genetyczna kodowana przez DNA musi zostać najpierw transkrybowana (przepisana) na matrycowe RNA (mRNA). Kiedy nić DNA rozwija się, transkrypcja do RNA może zajść w obu kierunkach. Aby zainicjować kopiowanie, enzym polimeraza RNA dołącza się na DNA w miejscu zwanym promotorem. Polimeraza przemieszcza sie wzdłuż nici, budując łańcuch mRNA. Kiedy polimeraza dociera do sygnału STOP na końcu genu, transkypcja zostaje zatrzymana a do mRNA dodawana jest sekwencja ogona poli-A z dużą zawartością adeniny. Proces ten, zwany poliadenylacją, pomaga przygotować cząsteczkę mRNA do eksportu z przedziału jadra komórkowego.

Sekwencjonując transkrypty embrionalnych komórek macierzystych myszy, badacze MIT odkryli, że poliadenylacja odgrywa także istotną rolę w zatrzymywaniu transkrypcji upstream, niekodujących sekwencji DNA. Określono, że te rejony mają wysoką zawartość sygnałów poliadenylacji, co zmusza enzymy do pocięcia RNA zanim się wydłuży. Natomiast sekwencje DNA kodującego geny posiadają niską zawartość takich sekwencji.

Odkryto też kolejny czynnik wpływający na pozwolenie kontynuacji procesu transkypcji. Według poprzednich badań, kiedy cząsteczka U1 snRNA przyłącza sie do RNA, poliadenylacja jest zatrzymywana. Badanie MIT ujawniło, że geny mają wyższą koncentrację miejsc wiążących U1 snRNA niż sekwencje niekodujące, co pozwala na niezakłócone zajście transkrypcji. W publikacji wykazano, ze U1 snRNA odgrywa istotną rolę w ochronie mRNA kodującego i zatrzymuje komórkę przed niepotrzebnym kopiowaniem niekodującego DNA, za pomocą pozbawienia upstream RNA mechanizmów tłumienia poliadenylacji, realizowanych przez U1 snRNA.

Trwają badania nad dokładnym zbadaniem, czy niekodujące upstream RNA posiada jakąś funkcję, czy jest po prostu naturalnym produktem reakcji biochemicznych. Laboratorium prof. Sharpa bada związki pomiędzy tym procesem transkrypcyjnym a obecnością dużych ilości długiego niekodującego RNA (IncRNAs). Planowane jest zbadanie mechanizmów kontrolujących syntezę tych cząsteczek RNA, aby określić ich funkcję.

Jak tylko zobaczy się dane tego typu, od razu pojawia się jeszcze więcej pytań. Mam nadzieję, że poznanie na nie odpowiedzi na nam lepszy wgląd na to, w jaki sposób nasze komórki funkcjonują i kiedy pojawiają sie z nimi problemy- mówi prof. Sharp.

Przeczytaj również:

Krew z szalki