Naukowcy odkryli, że modyfikacja mRNA m6A powoduje szybką degradację, regulując produkcję białka. Ten przełom może pomóc w opracowaniu leków stosowanych w leczeniu chorób związanych z białkami.
Komunikatorowe kwasy rybonukleinowe (mRNA) są niczym architekci naszych ciał. Niosą precyzyjne plany budowy białek, które są odczytywane i składane przez ich partnerów komórkowych, rybosomy. Białka są niezbędne do naszego przetrwania, ponieważ regulują podział komórek, wzmacniają układ odpornościowy i sprawiają, że nasze komórki są odporne na zagrożenia zewnętrzne.
Podobnie jak w przypadku konstrukcji w świecie rzeczywistym, niektóre plany komórkowe wymagają dodatkowych instrukcji — na przykład wtedy, gdy konieczne jest szybkie wyprodukowanie białka lub gdy potrzebne są poprawki w przypadku wadliwego projektu. W naszym organizmie rolę tę pełnią m.in RNA modyfikacje. Te małe zmiany chemiczne działają jak szczegółowe adnotacje, oferując dodatkowe wskazówki dotyczące określonych części mRNA w celu optymalnej produkcji białka.
Odkryto nowy proces degradacji MRNA
Naukowcy z Uniwersytetu w Würzburgu (JMU) w Bawarii w Niemczech skupili się teraz na konkretnej modyfikacji, N6-metyloadenozynie (m6A). „m6A jest interesujące dla nauki, ponieważ modyfikacja ta jest często zmieniana u osób cierpiących na zaburzenia metaboliczne, raka lub choroby serca” – wyjaśnia bioinformatyk Kathi Zarnack.
„Jego funkcja: gdy m6A przyłącza się do mRNA, uruchamia degradację mRNA, gdy tylko zostaną wyprodukowane pierwsze białka zgodnie z zawartym w nim planem. Jest to szczególnie ważne w przypadku białek, których nie można wytwarzać w zbyt dużej ilości, gdyż byłoby to szkodliwe dla komórki.”
Naukowcy z Würzburga jako pierwsi odkryli i zaobserwowali ten proces degradacji: łączy on degradację mRNA bezpośrednio z wytwarzanymi białkami i jest znacznie szybszy i skuteczniejszy niż wcześniej znane mechanizmy degradacji mRNA.
Co najważniejsze, ten konkretny szlak działa tylko wtedy, gdy m6A jest obecne w określonych regionach mRNA. W ten sposób m6A szczególnie „komentuje” plany białek zaangażowanych w różnicowanie komórek – to znaczy, czy komórka będzie istnieć jako komórka nerwowa, komórka mięśniowa, komórka skóry, czy też w innej formie.
Leki kontrolujące dodatek m6A do mRNA mogłyby wykorzystać ten proces. Poprzez specyficzną supresję m6A możliwe byłoby wytwarzanie większej liczby białek o pożądanych funkcjach i odwrotnie, hamowanie wytwarzania niepożądanych białek. Problem: Do tej pory naukowcom trudno było przewidzieć działanie takich leków, ponieważ nie było wiadomo, w których regionach mRNA musi znajdować się modyfikacja m6A, aby wywołać degradację. „Dzięki naszemu badaniu przyczyniamy się teraz do lepszego zrozumienia i dokładniejszego przewidywania, które mRNA są szczególnie wrażliwe na te leki”, mówi biochemik i biolog RNA Julian König, kolega Zarnack.
Kolejne kroki badawcze
W przyszłości badacze planują bardziej szczegółowo zbadać, w jaki sposób mRNA znakowany m6A ulega degradacji, na przykład w jaki sposób rybosomy rozpoznają modyfikację i w jaki sposób można zastosować klinicznie ukierunkowaną degradację mRNA przez m6A.
Odniesienie: „Miejsca m6A w regionie kodującym wyzwalają zależny od translacji rozpad mRNA” autorstwa You Zhou, Miony Ćorović, Petera Hoch-Krafta, Nathalie Meiser, Mikhail Mesitov, Nadine Körtel, Hannah Back, Isabel S. Naarmann-de Vries, Kritika Katti , Aleš Obrdlík, Anke Busch, Christoph Dieterich, Štěpánka Vaňáčová, Martin Hengesbach, Kathi Zarnack i Julian König, 21 listopada 2024 r., Komórka Molekularna.
DOI: 10.1016/j.molcel.2024.10.033
Oprócz badaczy z Würzburga w badaniu, które jest finansowane przez Niemiecką Fundację Badawczą w ramach Collaborative Research Center TRR 319 „RMaP: Modyfikacja i przetwarzanie RNA.”
