В новом исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые из Медицинской школы Кека (Keck School of Medicine) обнаружили, что «мусорная ДНК» играет ключевую роль в регулировании ритмов.
Циркадная «мусорная ДНК»
Молекулярные циркадные «часы» существуют во всех клетках, управляя не только циклами сна и бодрствования, и имеют решающее значение для многих аспектов здоровья. Более десяти лет исследователи пытались выяснить, что ими движет, в поисках нового понимания таких болезней, как болезнь Альцгеймера, рак и диабет.
До сих пор это исследование было сосредоточено на так называемых часовых генах, которые кодируют белки, управляющие колебательными циклами экспрессии генов, влияющими на физиологию и поведение.
В новом исследовании ученые обнаружили общегеномный регуляторный слой в циркадных часах, состоящий из небольших цепочек некодирующих нуклеотидов, известных как микроРНК. Некоторые некодирующие ДНК переводятся в функциональные некодирующие РНК-молекулы. Другие функции некодирующей ДНК включают регуляцию последовательностей кодирующих белков, центромер и теломер. Согласно мнению ученых, «мусорная ДНК» также является ценным инструментом в циркадных ритмах. Мусорная ДНК влияет на экспрессию генов, не позволяя матричной РНК производить белки. Прошлые исследования показали, что микроРНК играет роль в функции циркадных часов, но определение того, какая из сотен микроРНК в геноме может быть задействована, оставалось проблемой.
Материалы и методы исследования
В новом исследовании ученые создали роботов, способных проводить высокопроизводительные эксперименты. Исследователи разработали экран с высокой пропускной способностью для робота, чтобы проверить около 1000 микроРНК, индивидуально перенося их в клетки, которые ученые сконструировали так, чтобы освещение включалось и выключалось в зависимости от 24-часового циркадного цикла клетки.
Результаты научной работы
Ученые провели скрининг клеток и всего генома для систематического определения того, какая из сотен миРНК может модулировать циркадные ритмы. Ученые обнаружили от 110 до 120 миРНК, которые способны модулировать циркадные ритмы. Затем исследователи подтвердили влияние на циркадные ритмы путем инактивации определенных миРНК, идентифицированных с помощью экрана в линии светящихся клеток. Выключение миРНК оказало противоположный эффект на циркадный ритм клеток, чем добавление их к клеткам.
Исследователи также сосредоточили внимание на физиологическом и поведенческом воздействии микроРНК. Исследователи проанализировали поведение мышей с конкретным кластером инактивированных микроРНК — miR 183/96/182. Ученые выявили, что инактивация кластера мешает их бегущему колесу в темноте по сравнению с контрольными мышами. Ученые обнаружили, что инактивация кластера влияет на циркадные ритмы по-разному в каждом типе ткани, предполагая, что способ, которым микроРНК регулируют циркадные часы, зависит от ткани.
Понимание влияния микроРНК на циркадные часы в отдельной ткани поможет разработать новые методы лечения или предотвращения определенных заболеваний.
Авторы другого исследования обнаружили, как циркадные ритмы влияют на молекулярные механизмы.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
