МикроРНК - фрагменты нуклеиновых кислот длиной в пару десятков пар оснований - настолько малы, что оставались незамеченными в течение десятилетий, несмотря на огромное влияние на наши клетки. Сейчас известно, что они подавляют экспрессию тысяч генов посредством процесса, называемого РНК-интерференцией, в ходе которого они связываются с мРНК и предотвращают их трансляцию. Но исследование, опубликованное 9 ноября в ACS Central Science, показывает, что микроРНК (миРНК) могут также усиливать экспрессию генов.

"Это меняет ландшафт микроРНК", - говорит Lara Mahal, химик из Университета Альберты в Канаде. "Существует не один способ регуляции микроРНК: Их два".

См. "The Noncoding Regulators of the Brain".

Это не первый случай, когда было обнаружено, что миРНК усиливают экспрессию генов. В статье, опубликованной в журнале Science в 2007 году, указывалось на случаи опосредованного миРНК повышения экспрессии в клетках, которые перестали делиться. Однако с тех пор считалось, что такие случаи редки и ограничиваются неработающими клетками, объясняет Mahal. Поэтому, когда она и ее коллеги задались целью лучше охарактеризовать миРНК, участвующие в гликозилировании (процессе, в ходе которого молекулы сахара присоединяются к белкам), они не ожидали обнаружить никакого повышения экспрессии генов.

Они исследовали профиль гликозилирования с помощью миРНК двух белков : ST6GAL1, который экспрессируется повсеместно, и ST6GAL2, который функционирует лишь в нескольких типах клеток. Ранее сотрудники их лаборатории обнаружили, что ST6GAL1 чрезмерно активен при раке поджелудочной железы, покрывая мембраны раковых клеток сахаром под названием 2,6-сиаловая кислота. Обилие сахаров на их поверхности позволяет опухолевым клеткам обходить иммунную систему, метастазировать и вторгаться в другие ткани.

Чтобы определить, как миРНК регулируют экспрессию ферментов, они разработали датчик, состоящий из регуляторной области гена (где происходит связывание миРНК) и последовательности, кодирующей флуоресцентный белок. Сенсор вместе с библиотекой человеческих миРНК экспрессировали в делящихся клетках. Если миРНК подавляют трансляцию белка, цвет клеток тускнеет, а если они повышают экспрессию генов, клетки светятся ярче.

Они обнаружили, что в то время как миРНК, взаимодействующие с ST6GAL2, снижают его экспрессию, те, которые взаимодействуют с ST6GAL1, повышают его экспрессию и, следовательно, увеличивают уровень присоединения 2,6-сиаловой кислоты. "Мы были потрясены. Мы думали, что это ошибка".

Однако вскоре команда повторила свои результаты на четырех линиях раковых клеток, взятых из легких, яичников, поджелудочной железы и толстой кишки. Более того, мутирование потенциальных сайтов связывания миРНК привело к исчезновению регуляции, что говорит о том, что миРНК напрямую контролируют экспрессию гена.

Mahal считает, что опосредованная миРНК регуляция могла остаться практически незамеченной, поскольку большинство групп склонны фокусироваться на транскриптах, которые гораздо более многочисленны. Когда производится много копий белка, его действие может быть легко отрегулировано путем дозирования трансляции. Но для генов, которые уже экспрессируются на низком уровне, например, генов, регулирующих гликозилирование, снижение регуляции не имеет большого биологического смысла, говорит она.

"Это захватывающее исследование", - говорит Pinar Uysal Onganer, биолог-онколог из Вестминстерского университета в Великобритании, не принимавшая участия в работе. По ее словам, подобные исследования необходимы для подтверждения взаимодействия миРНК, что позволит ученым лучше прогнозировать их влияние.

Точность этих прогнозов особенно важна, если миРНК будут использоваться в терапевтических целях, говорит Mahal, - возможность, которую исследователи изучают в последние годы, учитывая их влияние на производство белков. Действительно, несколько миРНК в настоящее время проходят клинические испытания для лечения ряда заболеваний, включая болезнь Хантингтона и гепатит С. "Если вы собираетесь использовать что-то в качестве терапии, особенно то, что обладает таким сильным действием, я думаю, важно понять, что оно действительно может сделать", - говорит она.