Polski naukowiec rozszyfrowuje tajemnice rzadkiego mechanizmu edycji genów

Naukowcy z EMBL Grenoble dokonali przełomowego odkrycia dotyczącego tzw. mniejszego spliceosomu – rzadkiej, ale kluczowej maszynerii komórkowej odpowiedzialnej za edycję genów. W badania był zaangażowany Polak.
Fot. Freepik

Fot. Freepik

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.

U11 snRNP to kluczowy element mniejszego spliceosomu – grafika /Fot. EMBL

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.
Marcin PowęskaM
Napisane przez

Marcin Powęska

Biolog, dziennikarz popularnonaukowy, redaktor naukowy Międzynarodowego Centrum Badań Oka (ICTER). Autor blisko 10 000 tekstów popularnonaukowych w portalu Interia, ponad 50 publikacji w papierowych wydaniach magazynów "Focus", "Wiedza i Życie" i "Świat Wiedzy". Obecnie pisze także na łamach OKO.press.