В последние годы большое внимание уделяется небольшим, двунитевым молекулам РНК (double-stranded RNAs – dsRNAs) из-за их участия в РНК интерференции – процесса, посредством которого фрагменты РНК специфически и прицельно связываются с мРНК и препятствуют их трансляции. Авторы обнаружили новую форму действия dsRNAs – активирование генной экспрессии через прямое взаимодействие с белками и ДНК.

Это открытие было сделано, когда авторы занимались изучением молекулярных механизмов, регулирующих специфическую для нейронов экспрессию генов. При скрининге небольших некодирующих РНК, которые могли бы участвовать в дифференцировке нейронов, авторы изолировали короткие dsRNA, чьи последовательности соответствовали последовательности neuron restrictive silencer element/RE1 (NRSE/RE1) нейрональных стволовых клеток из взрослого гиппокампа. NRSE/RE1 является консервативным ДНК response element, который присутствует в генах, кодирующих невральные белки, включая ионные каналы и нейротрансмиттерные рецепторы. В не-нейральных клетках экспрессии не происходит, когда NRSE/RE1 элемент в их промоутерах связывается с нейрональным restricted silencing factor/RE1 silencing transcription factor (NRSF/REST). Белки «цинковые пальцы» опосредуют его репрессивный эффект на экспрессию генов усилением негативных транскрипционных регуляторов, таких как деацетилазы.

Авторы использовали вирусные векторы для интродукции NRSE/RE1 dsRNAs в гиппокампальные стволовые клетки взрослого мозга. Такая трансфекция вызывала морфологические изменения, сходные с дифференцировкой нейронов - например, удлинение отростков. Экспрессия специфических для нейронов генов, содержащих NRSE/RE1 в промоутерах (включая synapsin 1 и mGluR2) увеличивалась в этих клетках. Поэтому возможно, что NRSE/RE1 dsRNAs играет критическую роль в нейрональной клеточной судьбе, противодействуя репрессивному действию NRSF/REST.

Оказывает ли влияние на этот эффект NRSE/RE1 dsRNAs подавляя NRSF/REST ген через РНК интерференцию? Поскольку экспрессия NRSF/REST не нарушалась в клетках, трансфицированных NRSE/RE1 dsRNAs, авторы пришли к заключению, что такое предположение неверно. В поддержку альтернативного механизма свидетельствуют эксперименты, в которых экстракты стволовых клеток инкубировали с мечеными биотином NRSE/RE1 dsRNAs. Иммуноблоттинг биотин-позитивных коньюгатов и анализ титрования показали, что NRSE/RE1 dsRNAs связывает NRSF/REST с высокой специфичностью.

Таким образом, предложена модель, согласно которой клетки, становящиеся нейронами, активируют транскрипцию генов, содержащих NRSE/RE1 последовательности. Затем эти клетки могут генерировать некодирующие NRSE/RE1 dsRNAs, которые взаимодействуют с NRSE/RE1 DNA response element и NRSF/REST, переключая этот транскрипционный фактор с репрессора на активатор посредством разрушения его связи с отрицательными транскрипционными регуляторами. Нет сомнения в том, что еще больше примеров регуляции транскрипции другими небольшими модулирующими молекулами РНК такого типа будут обнаружены в ближайшем будущем.

См. также: Livesey, F. J. & Cepko, C. L. Vertebrate neural cell-fate determination: lessons from the retina. Nature Rev. Neurosci. 2, 109–118 (2001). Article