Odkrywanie tajemnic długich cząsteczek RNA
Za większość funkcji komórkowych odpowiadają białka. Informacje dotyczące wytwarzania tych białek są zakodowane w DNA(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które ulega transkrypcji do cząsteczek RNA(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Jednak tylko 1 % genomu człowieka(odnośnik otworzy się w nowym oknie) bierze udział w kodowaniu sekwencji białek, a większość z pozostałych 99 % „niekodujących” regionów genomu ulega transkrypcji do długich cząsteczek RNA (lncRNA). Naukowcy szacują, że genom człowieka zawiera prawie 20 000 genów lncRNA, a wiele z nich odgrywa ważną rolę w takich procesach biologicznych jak kompensacja dawkowania, regulacja transkrypcji i ustalanie tożsamości komórek. Mają one też swój udział w chorobach, w tym nowotworach i zaburzeniach neurologicznych. Jednak mimo tak ważnej roli, jaką odgrywają lncRNA, nie zostały one jeszcze dobrze poznane. W ramach finansowanego ze środków UE i wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projektu lincSAFARI(odnośnik otworzy się w nowym oknie) prowadzone są prace nad uzupełnieniem tej luki w wiedzy. „Naszym celem jest lepsze zrozumienie, jakim zmianom uległy te sekwencje genomu w trakcie ewolucji, jakie funkcje pełnią i w jaki sposób funkcje te można skutecznie badać w warunkach laboratoryjnych”, mówi Igor Ulitsky, badacz z Instytutu Nauki Weizmanna(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i koordynator projektu lincSAFARI.
Wiele ważnych odkryć
Projekt opierał się na hipotezie, że wiele loci lncRNA odgrywa kluczowe role w regulacji genów podczas różnicowania komórek(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Hipotezę tę przetestowano przy użyciu interdyscyplinarnego podejścia łączącego biologię obliczeniową, molekularną i komórek macierzystych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Ponieważ metodologia ta była skalowalna, byliśmy w stanie zbadać zupełnie niescharakteryzowane długie RNA, ostatecznie poznając ich podstawy”, wyjaśnia Ulitsky. „Pozwoliło nam to nie tylko zrozumieć, jakie funkcje pełnią lncRNA w kluczowych procesach, ale co ważniejsze, jak można wykorzystać te funkcje do identyfikacji celów terapeutycznych i tworzenia leków”. Metodologia ta pozwoliła również na dokonanie wielu ważnych odkryć. Naukowcy znaleźli na przykład sposób na skuteczne porównywanie sekwencji lncRNA różnych gatunków, co umożliwiło im znalezienie bardzo krótkich regionów, które są ważne z funkcjonalnego punktu widzenia. „Odkryliśmy lncRNA, który jest obiecującym celem terapeutycznym w przypadku pewnego rodzaju epilepsji(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”, dodaje Ulitsky. „Znaleźliśmy również nieznaną wcześniej rodzinę krótkich elementów RNA, które decydują o lokalizacji zawierających je długich RNA w komórkach”.
Praca od podstaw
Według Ulitsky’ego projekt ten był szczególnie ambitny, ponieważ wymagał od badaczy przede wszystkim rozpoczęcia prac od zera. „Kiedy zaczynaliśmy, prawie nic nie wiedzieliśmy o większości genów, z którymi mieliśmy do czynienia”, zauważa. „Natomiast pod koniec projektu wiedzieliśmy o nich już całkiem dużo – znaliśmy ich funkcję, jej związek z konkretnymi warunkami fizjologicznymi i po części także samo działanie tej funkcji”. Naukowcy pracują obecnie nad uogólnieniem tych wyników dla setek tysięcy lncRNA, które pozostają niepoznane. „Opracowane przez nas metody znacznie ułatwiają proces, który do tej pory trzeba było wykonywać dla każdego lncRNA z osobna, i zwiększają jego wydajność”, podsumowuje Ulitsky. Badania te będą stanowić sporą część finansowanego ze środków UE projektu lncIMPACT.
