Учёные из Агентства по науке, технологиям и исследованиям Сингапура (Agency for Science, Technology and Research, A*STAR) разработали метод sm-PORE-cupine, который помогает изучать структуру отдельных молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК). Это может дать исследователям более точное понимание того, как клетки управляют работой генов в норме и при заболеваниях.
Исследование опубликовано в журнале Nature Methods. Авторы работы описали, как прямое секвенирование РНК — метод «считывания» молекулы без предварительного превращения её в дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) — можно использовать для анализа формы РНК на уровне одной молекулы.
РНК — не просто переносчик инструкций
РНК чаще всего описывают как посредника между ДНК и белками. ДНК хранит наследственную информацию, а РНК помогает клетке использовать эту информацию для синтеза белков.
Но РНК не просто переносит «текст» генетической инструкции. Она может изгибаться, сворачиваться, образовывать петли и участки сцепления внутри самой молекулы. От этой формы зависит, насколько активно будет производиться белок, как долго РНК сохранится в клетке и как она будет взаимодействовать с другими молекулами.
Для болезней это особенно важно. Если структура РНК меняется, это может повлиять на работу вирусов, устойчивость патогенных организмов и активность генов, связанных с патологическими процессами.
Почему это было трудно изучать
РНК очень подвижна. Одна и та же молекула может принимать разные формы, а молекулы, созданные по одному и тому же гену, не всегда складываются одинаково.
Многие прежние методы давали усреднённую картину: исследователь видел общий сигнал от множества молекул сразу. Это полезно, но такой подход скрывает различия между отдельными молекулами. А именно эти различия могут объяснять, почему одни РНК быстро разрушаются, другие долго сохраняются, а третьи особенно эффективно запускают синтез белка.
Новый метод sm-PORE-cupine помогает рассматривать РНК по одной молекуле, а не только как общий «средний портрет».
Как работает sm-PORE-cupine
Метод сочетает химическое мечение и прямое нанопоровое секвенирование РНК. Нанопоровое секвенирование — это технология, при которой молекула проходит через крошечное отверстие, нанопору, а прибор считывает изменения электрического сигнала.
Перед считыванием исследователи химически помечают непарные основания РНК. Основания — это «буквы» молекулы РНК. Если участок не связан с другим участком внутри той же молекулы, он обычно более открыт и доступен для химической метки. Такие метки становятся своеобразными указателями, по которым можно понять, как РНК свернулась.
Затем вычислительный анализ помогает сопоставить полученные сигналы с возможной структурой молекулы. Так учёные могут увидеть, что РНК одного и того же гена существует не в одной форме, а в виде набора вариантов.
Что это даёт биологии и медицине
С помощью sm-PORE-cupine исследователи показали, что разные формы РНК связаны с двумя ключевыми процессами: эффективностью синтеза белка и скоростью разрушения РНК.
Это важная часть регуляции генов — то есть системы, которая определяет, какие гены в клетке активны, насколько сильно они работают и как долго сохраняется их эффект. Когда такая регуляция нарушается, могут развиваться болезни.
Метод также может помочь изучать вирусные РНК, включая РНК коронавируса тяжёлого острого респираторного синдрома 2-го типа (SARS-CoV-2), вызывающего COVID-19. У вирусов структура РНК может влиять на размножение, выживаемость и взаимодействие с клеткой хозяина.
Возможный путь к новым лекарствам
Авторы считают, что более точное понимание структуры РНК может открыть новые мишени для терапии. Речь идёт не только о противовирусных препаратах, но и о противогрибковых средствах, а также о лекарствах, которые будут напрямую воздействовать на РНК или её форму.
Исполнительный директор A*STAR Genome Institute of Singapore Вань Юэ (Wan Yue) отметил, что понимание того, как молекулы РНК принимают разные структуры и как эти структуры влияют на регуляцию генов, создаёт основу для более точной диагностики и лечения.
Соавтор исследования Ниранджан Нагараджан (Niranjan Nagarajan) подчеркнул, что прямое нанопоровое секвенирование РНК даёт возможность изучать, как РНК меняет форму в динамике.
Пока это прежде всего исследовательский инструмент. Но в дальнейшем такие технологии могут помочь лучше понимать инфекционные заболевания, искать новые лекарственные мишени и развивать более точную медицину, где лечение подбирается с учётом молекулярных особенностей болезни.
О том, как другие технологии работы с нуклеиновыми кислотами могут менять подходы к лечению, можно прочитать в материале МКБ-11: CRISPR прокачали: теперь он работает втрое мощнее.
Литература
Wang J. et al. Direct RNA sequencing and signal alignment reveal RNA structure ensembles in a eukaryotic cell // Nature Methods. 2026. DOI: 10.1038/s41592-026-03069-y.