Transport RNA w kontroli ekspresji genetycznej
Transkrypcję genetyczną i ilość wytwarzanych białek w czasie i przestrzeni można regulować przez transport RNA matrycowego (mRNA). Reguluje to ilości neuroprzekaźników, co jest szczególnie ważne dla takich funkcji jak pozycjonowanie neuronów oraz plastyczność synaptyczna, dzięki modulowaniu siły przewodzenia synaptycznego, co stanowi podstawię procesów pamięci. Co więcej, odkryto związek między brakiem białek związanych z regulacją transportu RNA a dziedzicznym upośledzeniem umysłowym. Projekt "Molecular mechanisms of mRNA transport in neurons" (NEURORNATRANSPORT) skupił się na różnicach w lokalizacji poszczególnych mRNA i mechanizmach ich transportu. Badacze użyli modelu muszki Drosophila, ponieważ ogólny mechanizm transportu RNA jest zachowawczy ewolucyjnie i podobny u muszki i u człowieka. Badacze analizowali kompleksy mRNA–białko (mRNP), będące jednym z mechanizmów kontroli post-transkrypcyjnej warunkującym los RNA — czy ma ulec translacji, czy też degradacji. W tym celu stworzyli czułą metodę, która umożliwia wykrycie mRNP w układzie nerwowym larwy Drosophila. Analizując więcej niż 300 regionów nie ulegających translacji 3' (3'-UTR) badacze odkryli, że wprawdzie lokalizacja w dendrytach na niskim poziomie jest szeroko rozpowszechniona i wydajna, jednak lokalizacja dendrytyczna zachodzi rzadko. Fragmenty 3'-UTR odgrywają kluczową rolę w ekspresji genetycznej poprzez wpływ na lokalizację, stabilność, transport oraz wydajność translacji mRNA. Badacze projektu odkryli pojedynczy fragment 3'-UTR, który stanowi silny element lokalizacji w dendrytach. Co więcej, zmapowali odpowiedzialny za to region i stworzyli zestaw narzędzi inżynierii genomu do testowania jego istotności czynnościowej. Zestaw narzędzi CRISPR/Cas zawiera transgeniczne odmiany muszki Cas9 oraz gRNA o wysokiej efektywności. Cas9 może kontrolować aktywację i represję transkrypcji. W tym przypadku zestaw może zostać użyty do dogłębnych badań dendrytycznego położenia mRNA odpowiedniego genu. Nowy zestaw narzędzi umożliwia inżynierię genetyczną o bardzo wysokiej wydajności, wprowadzając określone modyfikacje w genomie zgodnie z wymaganiami. Wyniki projektu NEURORNATRANSPORT mogą umożliwić lepsze zrozumienie biologii komórkowej neuronów i mają duże znaczenie dla rozwoju neuronalnego, plastyczności i procesów chorobowych.
Słowa kluczowe
RNA, ekspresja genów, mechanizmy molekularne, układ nerwowy, inżynieria genomiczna
