Исследователи из Сколтеха под руководством Ольги Сергеевой в экспериментах на животных и клеточных линиях показали, что длинная некодирующая РНК LL35 регулирует метаболизм глюкозы и жиров, а ее недостаточная экспрессия приводит к тому, что клетки печени перестают нормально мигрировать и делиться. Полученные результаты позволяют рассматривать эту молекулу РНК в качестве мишени для диагностики и терапии.
Далеко не все молекулы РНК, синтезирующиеся в клетке на базе ДНК, дальше используются для синтеза белков. Существуют так называемые некодирующие РНК, которые не несут информации о структуре белка. Если длина такой молекулы более 200 нуклеотидов, ее называют «длинной некодирующей РНК» (днРНК). В последние десять лет ученые особенно заинтересовались днРНК как потенциальными маркерами заболеваний и регуляторами различных биологических процессов.
Ученые из Центра клеточной и молекулярной биологии Сколтеха давно занимаются поиском новых мишеней для РНК-терапии и исследуют функции новых днРНК. В частности, их заинтересовала днРНК человека DEANR1/linc00261, для которой ранее была показана ассоциация с различными типами рака. Однако функциональная роль в организме для этой днРНК пока не до конца изучена. Провести такое исследование на человеке невозможно, поэтому ученые обратились к животным моделям, а именно мышам.
«В клеточных линиях, которые искусственно выращиваются в пробирке, многие процессы протекают по-другому, не как в организме. В тканях клетки разных типов взаимодействуют между собой, обмениваются сигналами — и в итоге эффект от каких-то внешних воздействий получается совсем иной. Далеко не всегда результаты, полученные при изучении клеток, воспроизводятся на уровне организма. Поэтому ученые ищут аналоги исследуемых мишеней в модельных организмах, чтобы доказать, что роль определенного гена сохраняется и воздействие на него действительно может быть использовано для терапии», — рассказывает Ольга Сергеева, старший научный сотрудник Сколтеха и руководитель исследования.
Однако подобрать функциональный аналог днРНК в другом организме — нетривиальная задача. Для белок-кодирующих РНК достаточно определить сходство последовательности нуклеотидов, тогда как в случае днРНК подобное наблюдается редко, и зачастую найти и подтвердить аналог очень сложно. В новой работе ученые исследовали потенциальный функциональный аналог человеческой днРНК DEANR1/linc00261 в геноме мыши — Falcor/LL35. Эксперименты показали, что в мышиных клетках LL35 ведет себя похоже, а на уровне организма представлена преимущественно в печени и в легких. Кроме того, при раке печени или при ее регенерации уровень экспрессии LL35 снижается.
«Обычно получается так, что при патологических процессах — например, воспалении или раке — уровень многих биомаркеров растет. Но наша днРНК — LL35 при патологии снижается, и это подчеркивает тот факт, что она важна в норме. Потенциально этот результат можно использовать при создании панели биомаркеров, чтобы охарактеризовать заболевание или его стадию. В таком случае наличие изменений разного знака повысит надежность результата», — продолжает Ольга Сергеева.
Чтобы подробно изучить функции LL35 в норме, ученые вводили в клетки или организм мыши антисмысловые олигонуклеотиды — небольшие последовательности РНК, комплементарные LL35, что вызывало снижению уровня LL35. Сравнивая уровень экспрессии генов, белков и метаболитов — продуктов обмена веществ — до и после введения антисмысловой РНК, ученые выяснили, в каких молекулярных процессах участвует LL35.
Помимо известных для DEANR1/linc00261 функций, исследователи обнаружили, что LL35 вовлечена в важнейшие физиологические процессы: гликолиз — процесс окисления глюкозы — и синтез липидов. До сих пор для очень малого количества днРНК была показана связь с липидами. На следующем этапе исследователи планируют проверить, характерны ли обнаруженные функции для человеческой днРНК DEANR1/linc00261. Возможно, в будущем воздействие на эту днРНК при помощи антисмысловых олигонуклеотидов можно будет использовать для терапии диабета, ожирения, неалкогольной жировой болезни печени и других заболеваний.
Подробно результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Biomedicines.