Výskum na škrkavke druhu C. elegans ukázal, že poruchy v prenose RNA medzi bunkami cez rôzne tkanivá môžu viesť k skráteniu dĺžky života.

Bunky v rôznych tkanivách interagujú zdieľaním RNA Molekuly. Štúdia vykonaná vedcami zo Štátnej univerzity v Campinas (UNICAMP) v Brazílii pomocou škrkaviek Klasifikovať Caenorhabditis elegans zistil, že poruchy v tomto spôsobe komunikácie môžu viesť k zníženiu životnosti organizmu. Štúdia bola nedávno publikovaná v časopise Gén. Výsledky prispievajú k lepšiemu pochopeniu procesu starnutia a pridružených chorôb.

„Predchádzajúce výskumy ukázali, že niektoré typy RNA sa môžu prenášať z bunky do bunky prostredníctvom komunikácie medzi tkanivami, typu, ktorý sa vyskytuje napríklad pri bielkovinách a metabolitoch. Ide o signalizačný mechanizmus medzi orgánmi alebo susednými bunkami. Je súčasťou [of the physiopathology] povedal Marcelo Mori, korešpondent autor článku a profesor na Inštitúte biológie (IB-UNICAMP). „Čo nebolo jasné a teraz sa nám to podarilo dokázať, je, že zmeny vo vzorci tohto „konverzácie“ medzi molekulami RNA môžu ovplyvniť starnutie.“

Štúdia bola vykonaná vo Výskumnom centre obezity a komorbidít (OCRC) UNICAMP, jednom z výskumných, inovačných a distribučných centier (RIDC) financovaných FAPESP. Bolo to tiež financované z projektu, v ktorom je Mori hlavným riešiteľom.

„Tento komunikačný mechanizmus musí byť dobre nastavený, aby dal organizmu vhodnú dĺžku života. V štúdii sme zistili, že ak nejaké tkanivo zvýši svoju schopnosť absorbovať určité typy RNA z extracelulárneho prostredia, skončí to „Ovplyvňuje to životnosť organizmu“.

Dodal, že výskumníci dokázali, že skrátená dĺžka života je spôsobená nielen prerušením komunikácie založenej na RNA medzi tkanivami v tom istom organizme, ale aj zvýšenou schopnosťou absorbovať RNA z prostredia – baktérií, ktoré sa nachádzajú v mikroorganizmoch. Ako vysvetľujú v článku, „Naše údaje podporujú myšlienku, že systémová signalizácia RNA musí byť prísne regulovaná a nerovnováha tohto procesu vedie k zníženiu dĺžky života. Tento jav sme nazvali systémová intracelulárna/extracelulárna dysregulácia RNA.“ Cell(InExS ).“

porušovať pravidlá

Murray vysvetlil, že rozhodnutie preskúmať mechanizmus prenosu RNA medzi bunkami bolo inšpirované objavom RNA interferencie, za čo americkí vedci Andrew Fire a Craig Mello získali Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu za rok 2006. Injikovali kyselinu Dvojvláknovú RNA C. elegans S veľkou presnosťou „umlčať“ gény. „Zistili, že mechanizmus umlčania ovplyvnil gény v iných tkanivách, ako aj príslušné tkanivá, a že sa preniesol na ďalšie generácie,“ povedal.

Objav interferencie RNA objasnil mechanizmy prenosu RNA medzi bunkami v organizme a medzi organizmom a prostredím. Molekulárnej biológii tiež pripisovala ústrednú doktrínu. Dovtedy sa predpokladalo, že informácie stelesnené v genetickom kóde plynú len z… DNA K RNA a odtiaľ k proteínom, ale práca Fire a Craiga odhalila, že dvojvláknová RNA by mohla blokovať tento tok. Messenger RNA je zničená interferenciou RNA, ktorá umlčí špecifické gény bez zmeny sekvencie DNA, čo ukazuje, že RNA môže tiež vykonávať regulačnú funkciu v genóme. Hoci ľudský genóm obsahuje asi 30 000 génov, na syntézu proteínov sa v každej bunke používa len niekoľko. Veľká časť z nich hrá regulačnú úlohu, ktorá ovplyvňuje expresiu iných génov.

Rovnováha je všetko

„Chceli sme pochopiť, ako môže tento proces zasahovať do dôležitých fyziologických funkcií spojených so starnutím.“ C. elegansPrenos RNA medzi bunkami zahŕňa gény známe ako defektné gény RNA (SID). [responsible for different stages in RNA absorption and export]. Pozorovali sme, že vzor génovej expresie spojený s touto dráhou v špecifických tkanivách sa počas starnutia zmenil. Messenger RNA, ktorá kóduje proteín SID-1 [fundamental to cellular uptake of RNA]“Napríklad sa zvýšil v niektorých tkanivách a znížil v iných, “ povedal Morey.

Aby sa vedci dozvedeli viac o úlohe RNA v tkanivovej signalizácii, uskutočnili experimenty, v ktorých manipulovali s expresiou proteínu SID-1 v špecifických tkanivových líniách. C. elegansAko sú nervové bunky, črevá a svaly, aby sa zmenila ich funkcia.

„Zistili sme, že mutanty bez funkcie SID-1 sú zdravé ako červy divokého typu, zatiaľ čo nadmerná expresia SID-1 v čreve, svaloch alebo neurónoch znižuje životnosť príslušných červov. Zistili sme tiež, že skrátená dĺžka života je spojená s s nadmernou expresiou SID-1 v čreve, svaloch alebo nervových bunkách.Pri expresii iných proteínov v dráhe transportu RNA, ako sú SID-2 a SID-5.

Dysregulácia môže byť základom distribúcie RNA do tkanív. „Na dysreguláciu distribúcie RNA u červov sme zvýšili expresiu SID-1 v špecifických tkanivách [gut, muscles, and neurons] Zistilo sa, že nasmerovanie na konkrétny orgán viedlo k zníženiu dĺžky života.

„Ukázali sme tiež, že tento defekt v transferovej RNA viedol k strate funkcie v dráhe, ktorá produkuje mikroRNA.“ [small pieces of non-coding RNA with a regulatory function]. Akoby väčší počet RNA prenesených do týchto tkanív vytvoril akúsi súťaž, v ktorej prehrala produkcia mikroRNA. Predchádzajúci výskum už ukázal, že strata funkcie pri produkcii mikroRNA viedla k zníženiu životnosti.

Skupina UNICAMP skúmala aj prenos exogénnej RNA (medzi vonkajším prostredím a organizmom). Rovnako ako v predchádzajúcich experimentoch je skrátená dĺžka života spojená s nadmernou expresiou SID-2, ktorý sprostredkováva príjem RNA z čreva, a s nadprodukciou RNA baktériami, ktorými sa červy živia a ktoré končia v črevných mikroorganizmoch.

„Myslíme si, že červy môžu používať exogénnu RNA na monitorovanie mikroorganizmov v prostredí, ale negatívne účinky sa môžu vyskytnúť, keď ich tkanivá absorbujú nadmerné množstvá, “ povedal Morey. „Keď sme v laboratóriu prinútili baktérie, aby exprimovali viac dsRNA, životnosť červov sa znížila. Nadmerný prenos RNA narúša homeostázu a endogénnu produkciu RNA, čo urýchľuje proces starnutia.“

Odkaz: „Tkanivovo špecifická nadmerná expresia systémových RNA interferenčných komponentov obmedzuje životnosť u C. elegans“ od Henrique Camara, Mehmet Dinçer Inan, Karls A. Vergani-Junior, Silas Pinto, Thiago L. Knittel, Willian G. Salgueiro, Guilherme Tonon- da Silva, Juliana Ramírez, Diogo de Moraes, Dessie L. Braga, Evandro A. D'Souza a Marcelo A. Mori, 18. novembra 2023, Gén.
doi: 10.1016/j.gene.2023.148014

Štúdia bola financovaná nadáciou Sao Paulo Research Foundation.