Net soos twee DNA-stringe hulself natuurlik in 'n heliks rangskik, kan DNA se molekulêre neef RNA haarnaaldagtige lusse vorm. Maar anders as DNA, wat 'n enkele werk het, kan RNA baie dele speel - insluitend om as 'n voorloper op te tree vir klein molekules wat die aktiwiteit van gene blokkeer. Hierdie klein RNA-molekules moet van lang haarnaald-lusstrukture afgesny word, wat 'n vraag laat ontstaan: Hoe weet selle watter RNA-lusse op hierdie manier verwerk moet word en watter nie?
Nuwe navorsing by Rockefeller Universiteit, gepubliseer op 18 Maart in Nature, onthul hoe selle die lusse wat bedoel is om klein RNA's, bekend as mikroRNA's, te kodeer, uitsorteer deur hulle met 'n chemiese groep te merk. Omdat mikroRNA's help om prosesse regdeur die liggaam te beheer, het hierdie ontdekking wye implikasies vir ontwikkeling, gesondheid en siekte, insluitend kanker, die toegangspunt vir hierdie navorsing.
"Werk in ons laboratorium en elders het veranderinge in vlakke van mikroRNA's in 'n aantal kankers getoon. Om beter te verstaan hoe en hoekom dit gebeur, moes ons eers 'n meer basiese vraag beantwoord en van nader kyk na hoe selle identifiseer en verwerk normaalweg mikroRNA's," sê studieskrywer Sohail Tavazoie, Leon Hess-medeprofessor, senior behandelende geneesheer en hoof van die Elizabeth en Vincent Meyer-laboratorium vir sisteemkankerbiologie. "Claudio Alarcón, 'n navorsingsgenoot in my laboratorium, het ontdek dat selle mikroRNA's kan verhoog of verminder deur 'n spesifieke chemiese merker te gebruik."
RNS, wat lank bekend staan as die tussenganger tussen DNA en proteïene, het geblyk 'n veelsydige molekule te wees. Wetenskaplikes het 'n aantal RNA-molekules ontdek, insluitend mikroRNA's wat geenuitdrukking reguleer. MikroRNA's word as DNA in die genoom gekodeer, en dan getranskribeer in haarnaaldlus-RNA-molekules, bekend as primêre mikroRNA's. Hierdie lusse word dan geknip om mikroRNA-voorlopers te genereer.
Om uit te vind hoe selle weet watter haarnaaldlusse om te begin snoei, het Alarcón begin soek na veranderinge wat selle kan maak aan die RNA-molekules wat bestem is om mikroRNA's te word. Met behulp van bioinformatika-sagteware het hy vir ongewone patrone in die onverwerkte RNA-volgordes geskandeer. Die volgorde GGAC, kode vir die basisse guanien-guanien-adenien-sitosien, het uitgestaan omdat dit met verrassende frekwensie in die onverwerkte primêre mikroRNA's verskyn het. GGAC het op sy beurt die navorsers gelei na 'n ensiem bekend as METTL3, wat die GGAC-segmente met 'n chemiese merker, 'n metielgroep, op 'n spesifieke plek op die adenien merk.
"Toe ons by METTL3 aangekom het, het alles sin gemaak. Die metiel in adenosiene (m6A-merker) is die algemeenste bekende RNA-modifikasie. Dit is bekend dat METTL3 bydra tot die stabilisering en verwerking van boodskapper-RNA, wat van DNA getranskribeer word, maar dit word vermoed dat dit baie meer doen," sê Alarcón."Nou het ons bewyse vir 'n derde rol: die verwerking van primêre mikroRNA's."
In reekse eksperimente het die navorsers die belangrikheid van metielmerking bevestig, deur hoë vlakke daarvan naby alle soorte onverwerkte mikroRNA's te vind, wat daarop dui dat dit 'n generiese merk is wat met hierdie molekules geassosieer word. Toe hulle uitdrukking van METTL3 verminder het, het onverwerkte primêre mikroRNA's opgehoop, wat aandui dat die ensiem se merkaksie belangrik was vir die proses. En, wat in selkultuur en in biochemiese stelsels gewerk het, het hulle gevind dat primêre mikroRNA's baie doeltreffender in die teenwoordigheid van die metielmerkers verwerk word as daarsonder.
"Selle kan hierdie merkers verwyder, sowel as hulle byvoeg, so hierdie eksperimente het 'n skakelaar geïdentifiseer wat gebruik kan word om mikroRNA-vlakke te verhoog of te verminder, en as gevolg daarvan geen-uitdrukking te verander," sê Tavazoie. "Ons sien nie net abnormaliteite in mikroRNA's in kanker nie, vlakke van METTL3 kan ook verander word, wat daarop dui dat hierdie pad kankervordering kan beheer."
