Każda komórka ludzkiego organizmu nieustannie przepisuje informacje zawarte w DNA na RNA, by wytwarzać białka niezbędne do życia. Proces ten wymaga precyzyjnej edycji – usuwania fragmentów niekodujących (tzw. intronów). Głównym narzędziem odpowiedzialnym za ten proces jest spliceosom – molekularny edytor genetyczny. Większość intronów usuwa tzw. główny spliceosom, jednak istnieje także jego mniej znany “bliźniak” – mniejszy spliceosom, zajmujący się rzadkimi, lecz niezwykle ważnymi intronami.
Czytaj też: Genetyczne nożyczki faktycznie działają! Terapia CRISPR przywraca wzrok
Nowe badanie przeprowadzone przez zespół naukowców z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Grenoble pod kierunkiem dr Wojciecha Galeja, rzuca światło na budowę i funkcję jednego z kluczowych elementów mniejszego spliceosomu – kompleksu U11 snRNP.
Mniejszy spliceosom to kluczowy gracz w edycji genów
Chociaż główny spliceosom został szczegółowo zbadany przez dekady, jego “młodszy brat” pozostaje zagadką. Oba kompleksy są ewolucyjnie spokrewnione i najprawdopodobniej wykształciły się ponad 1,5 miliarda lat temu. Od tamtej pory mniejszy spliceosom zajmuje się jedynie 0,5 proc. intronów, ale są to elementy znajdujące się w tzw. genach referencyjnych – kluczowych dla życia komórki.
Czytaj też: Przełomowy moment w historii świata. Terapia CRISPR naprawi to, co “nieuleczalne”
Zrozumienie mniejszego spliceosomu było do tej pory wyzwaniem, ponieważ jest on rzadki i niezwykle dynamiczny. Naukowcy z EMBL Grenoble wykorzystali nowoczesne metody biochemiczne i kriomikroskopię elektronową, by odsłonić budowę U11 snRNP z niezwykłą precyzją. Dużym wyzwaniem było wyizolowanie tego kompleksu w nienaruszonej formie, co zajęło im kilka lat.
Odkrycia pokazują, że U11 snRNP jest strukturalnie zupełnie inny niż jego odpowiednik w głównym spliceosomie (U1 snRNP). To tłumaczy, dlaczego mniejszy spliceosom jest w stanie precyzyjnie rozpoznawać niezwykle rzadkie introny w gąszczu informacji genetycznej. Naukowcy porównują ten proces do znalezienia igły w stogu siana – komórka musi wychwycić pojedyncze introny wśród milionów sekwencji RNA, a U11 snRNP stosuje unikalne mechanizmy chemiczne, by tego dokonać. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w badaniach nad mechanizmami edycji RNA.
Nieprawidłowości w funkcjonowaniu spliceosomu, zarówno głównego, jak i mniejszego, są związane z wieloma chorobami genetycznymi, w tym niektórymi postaciami dystrofii mięśniowej oraz ataksją rdzeniowo-móżdżkową. Dzięki pogłębionej znajomości struktury i funkcji tych molekularnych maszyn naukowcy mogą w przyszłości opracować terapie celowane, które będą eliminować zaburzenia splicingu RNA u pacjentów. To otwiera nowe perspektywy dla terapii genowych oraz personalizowanej medycyny, która dostosuje leczenie do unikalnych cech genetycznych pacjentów.
Dr Wojciech Galej z EMBL Grenoble mówi:
Naszym długofalowym celem jest pełne zrozumienie działania mniejszego spliceosomu na poziomie molekularnym. Mamy nadzieję, że nasze badania pomogą w identyfikacji mechanizmów chorób genetycznych oraz przyszłych metod ich leczenia.
Badania zespołu EMBL, opublikowane w Molecular Cell, wypełniają lukę w wiedzy na temat fundamentalnych procesów komórkowych i pozwalają spojrzeć na mechanizmy regulacji RNA w nowy sposób. Jest to również dowód na to, jak nowoczesne technologie, takie jak kriomikroskopia elektronowa, mogą pomóc w rozwikłaniu najtrudniejszych zagadek biologii molekularnej.
Dr Wojciech Galej podsumowuje:
Wciąż pozostaje wiele pytań dotyczących mniejszego spliceosomu i jego roli w komórce. Ale każda nowa struktura, którą udaje nam się zobaczyć, przybliża nas do pełnego obrazu tego, jak nasze komórki zarządzają informacją genetyczną.
