Розкриття секретів довгоживучих РНК у клітинах мозку

Багатьох науковців захоплюють біологічні загадки, пов’язані з процесами старіння в таких органах, як мозок, серце та підшлункова залоза. Більшість клітин, що входять до складу цих органів, не оновлюються протягом усього життя людини. Нервові клітини у людському мозку, наприклад, можуть бути такими ж старими, як організм, навіть більше століття, і повинні функціонувати протягом усього життя. Цей дивовижний вік нейронів може бути основним фактором ризику нейродегенеративних розладів, таких як хвороба Альцгеймера. Вирішальним для розуміння цих видів захворювань є глибше розуміння того, як нервові клітини функціонують з часом і зберігають контроль. Це потенційно відкриває двері для терапевтичної протидії процесам старіння цих специфічних клітин.

Остання спільна публікація Хетцера, Томохіси Тоди з Університету Фрідріха-Олександра Ерланген-Нюрнберг (FAU), який також співпрацює з Центром фізики та медицини імені Макса Планка в Ерлангені, та його колег дає нове уявлення про цю недостатньо досліджену область складних механізмів. Дослідження на ссавцях показало, що РНК, важлива група молекул, важлива для різних біологічних процесів усередині клітини, може зберігатися протягом усього життя. Вчені ідентифікували в ядрах нервових клітин мишей специфічні РНК із функціями захисту геному, які залишаються стабільними протягом двох років, охоплюючи все їхнє життя. Висновки, опубліковані в журналі Science, підтверджують важливість довгоживучих ключових молекул для підтримки функції клітини.

Довговічність ключових молекул

Внутрішня частина клітин є дуже динамічним місцем. Деякі компоненти постійно оновлюються; інші залишаються незмінними все життя. Це як місто, в якому старі будівлі зливаються з новими. ДНК, знайдена в ядрі, наприклад, у серці міста, така ж стара, як і сам організм. «ДНК у наших нервових клітинах ідентична ДНК у нервових клітинах, що розвиваються в утробі нашої матері», — пояснює Хетцер.

На відміну від стабільної ДНК, яка постійно репарується, РНК, особливо матрична РНК (мРНК), яка утворює білки за інформацією ДНК, характеризується тимчасовою природою. Однак клітинний діапазон виходить за межі мРНК до групи так званих некодуючих РНК. Вони не перетворюються на білки; натомість вони мають конкретні обов’язки, щоб сприяти загальній організації та функціонуванню клітини. Цікаво, що тривалість їх життя залишалася загадкою. Дотепер.

РНК, які зберігаються все життя

Хетцер і Ко взялися розшифрувати цю таємницю. Тому РНК були мічені в мозку новонароджених мишей. «Для цього маркування ми використовували аналоги РНК — структурно схожі молекули — з маленькими хімічними гачками, які клацають флуоресцентними молекулами на справжніх РНК», — пояснює Хетцер. Це забезпечувало ефективне відстеження молекул і потужні мікроскопічні знімки в будь-який момент часу життя мишей.

Дивно, але наші початкові зображення показали наявність довгоживучих РНК у різних типах клітин мозку. Нам довелося додатково проаналізувати дані, щоб ідентифікувати ті, що знаходяться в нервових клітинах».

Мартін Хетцер, Інститут науки і технологій Австрії

Спільно дослідники змогли зосередитися виключно на довгоживучих РНК у нейронах. Вони кількісно визначили концентрацію молекул протягом життя миші, вивчили їхній склад і проаналізували їх положення.

У той час як середня тривалість життя людей становить близько 70 років, типова тривалість життя миші становить 2,5 роки. Через рік концентрація довгоживучих РНК трохи знизилася порівняно з новонародженими. Однак навіть через два роки їх можна було виявити, що вказує на довічну стійкість цих молекул.

Neurology Thursday повернулись! Перегляньте записи заходів, що завершились та не забудьте зареєструватись на ті, що ще будуть!

РНК допомагають захистити геном

Крім того, вчені довели визначну роль довгоживучих РНК у довголітті клітин. Вони виявили, що довгоживучі РНК у нейронах складаються з мРНК і некодуючих РНК і накопичуються поблизу гетерохроматину — щільно упакованої області геному, зазвичай направляючи неактивні гени. Потім вони додатково дослідили функцію цих довгоживучих РНК.

У молекулярній біології найефективнішим підходом до досягнення цього є зменшення кількості цікавої молекули та спостереження за її подальшими ефектами. «Як випливає з їх назви та наших попередніх експериментів, ці довгоживучі РНК надзвичайно стабільні», — каже Хетцер. Тому вчені застосували підхід in vitro (поза живим організмом), використовуючи нейрональні клітини-попередники; стовбурові клітини, здатні давати початок нейронним клітинам, включаючи нейрони. Модельна система дозволила їм ефективно втручатися в ці довгоживучі РНК. Менша кількість довгоживучих РНК спричинила проблеми в архітектурі гетерохроматину та стабільності генетичного матеріалу, що зрештою вплинуло на життєздатність клітин. Таким чином, була з'ясована важлива роль довгоживучих РНК у довголітті клітин.

Рекомендуємо пройти навчальний курс «Смерть мозку». Це безоплатний курс, після  якого ви отримаєте Диплом, який не надає балів БПР.

Щоб отримати СЕРТИФІКАТ з балами потрібно пройти окреме тестування!

Дослідження підкреслює, що довгоживучі РНК можуть функціонувати в довгостроковій регуляції стабільності геному. «Довічне збереження клітин під час старіння передбачає подовження тривалості життя ключових молекул, таких як довгоживучі РНК, які ми щойно ідентифікували», — додає Хетцер. Точний механізм, однак, залишається неясним. «Разом з неідентифікованими білками довгоживучі РНК, ймовірно, утворюють стабільну структуру, яка якимось чином взаємодіє з гетерохроматином». Майбутні дослідницькі проєкти в лабораторії Хетцера спрямовані на пошук цих відсутніх ланок і розуміння біологічних характеристик цих довгоіснуючих РНК.

ДЖЕРЕЛО: https://www.news-medical.net/