Ученые из Мэрилендского университета в Колледж-Парке описали внеклеточное наследование РНК с сохранением регуляторных функций у нематод. Статья опубликована в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.
В работе использовался круглый червь (нематода) Caenorhabditis elegans — один из самых популярных модельных организмов в биологии. Нематод кормили бактериями, которые синтезировали двухцепочечную РНК, затем удаляли бактерий и наблюдали за эффектом этих РНК у потомков нематод.
Оказалось, что РНК, скормленные нематодам, непосредственно передаются их потокам. Флуоресцентное мечение РНК показало, что из внеклеточного пространства они вместе с веществом желтка попадают в ооциты и затем накапливаются в эмбрионах. После этого они входят в цитозоль клеток эмбрионов, что и вызывает сайленсинг (подавление экспрессии генов) у потомков.
Передача происходит даже в том случае, когда у нематод нет комплементарных последовательностей ДНК. РНК, передавшиеся потомкам, затем распределяются между клетками, где вызывает сайленсинг. Интересно, что внеклеточные РНК также могут передаваться потомкам без попадания в цитозоль. Авторы предполагают, что при этом РНК остаются во внутриклеточных везикулах.
Известно, что внеклеточные РНК могут накапливаться в кровеносной системе человека, изменять свои свойства во время болезней и потенциально выступать в качестве сигнальных молекул. Однако их происхождение и назначение остаются довольно плохо изученными. Попадая внутрь клеток, внеклеточные РНК могут регулировать экспрессию генов, имеющих комплементарные им последовательности. Так, ранее было показано, что введение РНК некоторым модельным животным может вызывать сайленсинг генов, имеющих комплементарные этим РНК последовательности, причем этот сайленсинг часто сохраняется и в следующем поколении. Ученые предполагали, что такой сайленсинг является результатом модификации хроматина, метилирования ДНК или образования вторичных РНК, которые затем передаются потомкам.
Как отмечают авторы статьи, в своей работе они показали, что внеклеточные РНК непосредственно передаются следующему поколению. Механизм, с помощью которого внеклеточные РНК передают потомкам информацию, регулирующую работу генов, объясняет, каким образом опыт, приобретенный животными в течение жизни, может передаваться следующим поколениям.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение