Новости и мнения

Выявлено около 500 lncRNAs, необходимых для роста клеток

Используя модифицированный подход CRISPR, ученые пролили свет на разнообразие и функцию 499 длинных некодирующих РНК.

Long noncoding RNAs (lncRNAs) comprise a mysterious class of molecules that are more than 200 nucleotides in length, but do not code for any proteins. Длинные некодирующие РНК (lncRNAs) представляют собой таинственный класс молекул, длина которых превышает 200 нуклеотидов, но не кодируют какие-либо белки. Теперь, в исследовании, опубликованном 15 декабря в Science , исследователи определили 499 lncRNAs как функциональные и сделали шаги к пониманию того, как работают эти молекулы. В отличие от большинства кодирующих генов, которые, как правило, важны для различных клеточных линий, почти 90 процентов идентифицированных генов lncRNAs, по-видимому, влияют на устойчивый рост клеток только в одной из шести протестированных клеточных линий, сообщили ученые.

«Длинные некодирующие РНК представляют собой довольно загадочный набор транскриптов, которые в изобилии присутствуют в большинстве клеток», – сказал соавтор Дэниел Лим , нейробиолог и врач из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF). «Неизвестно, сколько их, и что важно для основных биологических функций. Наше удивительное открытие таково. , , большинство lncRNAs функционируют только в одном типе клеток. Эта изящная специфика в функции РНК является результатом, который, я думаю, я бы не поверил, если бы мы не провели исследование в этом масштабе ».

Предыдущие исследования показали, что определенные lncRNAs играют критическую роль в клеточной функции, развитии и заболевании. «Уже более десяти лет мы знаем, что большая часть генома транскрибируется в lncRNAs», – сказал Джон Ринн , эксперт по lncRNAs в Гарвардском университете, который не принимал участия в исследовании. «Несколько групп показали, что действительно десятки lncRNAs критически необходимы для клеток и даже жизнеспособности организмов».

Но помимо нескольких исследований, очень мало было известно о том, как функционируют lncRNAs. «Чего мы не знали, так это того, как функционируют эти клетки и в каких типах клеток они работают», – сказал соавтор Джонатан Вайсман , профессор клеточной и молекулярной фармакологии в UCSF. «У нас не было хорошего представления о биологическом значении lncRNAs, и у нас было ограниченное количество инструментов для решения этой проблемы».

Пытаясь восполнить этот пробел, Лим, Вайсман и его коллеги разработали платформу CRISPR-интерференции (CRISPRi), которая нацелена на 16 401 лНКРНК-локусов в семи различных клеточных линиях, включая шесть трансформированных клеточных линий и индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки. После скрининга тысяч локусов путем ингибирования экспрессии каждой потенциальной lncRNA с их модифицированной техникой CRISPR ученые идентифицировали 499 локусов, необходимых для устойчивого роста клеток, 89 процентов из которых, по-видимому, функционировали исключительно в одном типе клеток.

«Мощь этой техники действительно была обеспечена CRISPRi», – сказал Лим. «Мы смогли отключить транскрипцию этих некодирующих транскриптов». Для того, чтобы скрининг CRISPRi проходил гладко, команда также создала библиотеку из 10 направляющих РНК для каждого локуса, что составляет примерно 170 000 направляющих РНК. Библиотека, которую команда под названием «CRiNCL» (библиотека некодировки CRISPRi) будет доступна через Addgene.

Авторы написали, что самым удивительным открытием было то, что подавляющее большинство генов lncRNA, по-видимому, модифицируют рост клеток только в одном типе клеток. «В отличие от генов, кодирующих белки, которые часто необходимы во многих различных типах клеток, lncRNAs, которые были необходимы в одной клетке, редко играли важную роль в других типах клеток», – сказал Вайсман. «Это говорит о том, что lncRNAs играют роль в придании каждой клетке индивидуальности».

Ринн похвалил выводы. «Это героическое усилие – первый геномный анализ биологии рнкРНК для определенных типов клеток», – сказал он. «Из этого исследования мы можем теперь сделать вывод, что большинство lncRNAs важны для жизнеспособности клеток, как и предполагалось. Но теперь доказательство в пудинге, так сказать ».

Однако он предупредил, что до сих пор неясно, как идентифицированные локусы 499 lncRNA могут влиять на рост клеток. «Это исследование уделяло большое внимание контролю за многочисленными недостатками экранов, охватывающих весь геном, – сказал Ринн. «Однако это исследование не может исключать, если важен акт транскрипции этих lncRNAs или конечный продукт РНК, действующий как функциональная молекула».

Ринн добавил, что результаты могут в конечном итоге иметь значение для целевой терапии рака. «Авторы продемонстрировали, что многие локусы lncRNA важны для пролиферации клеток», – сказал он. «Таким образом, при таких заболеваниях, как рак, где требуется пролиферация клеток, идентифицированные локусы могут представлять новый путь для терапии на основе РНК».

Действительно, сказал Лим, будущие методы лечения рака могут выиграть от нацеливания на lncRNAs, критически важных для функции раковых клеток, при этом они оказывают незначительное влияние на соседние клетки, которым не требуются те же lncRNAs, или не оказывают их вообще. «Современные химиотерапевтические препараты являются цитотоксическими», – сказал он. «Чтобы вылечить сложные заболевания, такие как рак, я думаю, что изучение того, что делает их особенными и отличными от нормальных тканей и клеток, может иметь терапевтические последствия».

В ближайшем будущем Лим сказал, что он надеется, что другие исследователи смогут использовать библиотеку CRiNCL. «Одна из наших целей состояла в том, чтобы позволить другим людям самостоятельно расширить эти выводы», – сказал он. «Трудно угадать или даже предсказать функцию lncRNA, потому что мы все еще так мало знаем о некодирующем геноме».

SJ Liu et al., «Основанная на CRISPRi идентификация в масштабе генома функциональных длинных некодирующих локусов РНК в клетках человека», Science , doi: 10.1126 / science.aah7111, 2016.

Исправление (16 декабря). Предыдущая версия этой статьи по ошибке определила локусы 499 lncRNA в этом исследовании как «новые» и «ранее неизвестные». Исследование не выявило новых lncRNAs – оно продемонстрировало, что 499 известных lncRNAs являются функциональными. Статья была обновлена ​​повсюду, чтобы прояснить этот момент.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *