Новый метод поиска контактов между РНК и ДНК поможет лучше понять, как РНК влияет на активность генов.

Информация о белках закодирована в ДНК, но синтезировать белки прямо на ДНК невозможно. Поэтому информация с гена сначала копируется в молекулу РНК, а на РНК уже идёт синтез белка. Однако не все РНК нужны для передачи информации от ДНК к рибосомам – белок-синтезирующим машинам (такие РНК, кстати говоря, называются информационными, или матричными). Есть ещё множество видов РНК, которые не кодируют белков, но без которых клетка не может обойтись. Это, например, рибосомные РНК, которые определяют строение и работу рибосом, транспортные РНК, которые подносят аминокислоты к рибосомам во время синтеза полипептидной цепи. И есть ещё несколько классов регуляторных РНК – они управляют активностью генов и влияют на судьбу матричных РНК.

(Иллюстрация: Andreus / Depositphotos) 

Про многие регуляторные РНК ещё мало что известно. Однако, к примеру, мы знаем, что так называемые длинные некодирующие РНК (lncRNA – long noncoding RNA) взаимодействуют с хроматином, то есть с ДНК и связанными с ней белками-упаковщиками. Белки хроматина могут упаковать ДНК слишком плотно и не давать считывать с неё никакой информации, а могут, наоборот, открыть её для разных молекулярных машин – в этих случаях говорят, соответственно, о неактивно и активном хроматине. Если длинные некодирующие РНК связываются с хроматином, то они, вероятно, могут влиять на его структуру и активность. Но чтобы изучать такое влияние РНК, нужен метод, который позволял бы точно узнавать, где именно РНК контактирует с ДНК и белками хроматина.

Такие методы есть, но они видят не все взаимодействия РНК с хроматином, к тому же некоторые из методов требуют много материала и разрушают клетку до того, как будут зафиксированы контакты РНК и хроматина. В статье в Nature Communication группа исследователей из японского Института физико-химических исследований (RIKEN), Каролинского института, Московского физико-технического института (МФТИ) и других научных центров описывают новый метод под названием RADICL-seq, который соединяет РНК с хроматином ещё в целой клетки и точнее фиксирует их контакты.

В клетку проникает фермент, который разрезает ДНК, в результате получается комплекс из хроматиновых белков, которые удерживают кусок ДНК, плюс длинную некодирующую РНК – она тоже закреплена в белках хроматина. Дальше приходит черёд другого фермента, который подрезает РНК, укорачивает её. Затем появляется специальная молекула, которая соединяет конец РНК с одним из концом ДНК (поскольку РНК мы перед эти укоротили, то её конец с большей вероятностью соединиться с той ДНК, которая находится с ней рядом – то есть контакт мы зафиксируем довольно точно). Затем получившийся гибрид из lncRNA, молекулы-моста и ДНК очищают от белков и анализируют последовательность нуклеотидов в нуклеиновых кислотах – и мы узнаём, с каким именно участком ДНК на какой именно хромосоме связана конкретная длинная некодирующая РНК.

По словам авторы работы, с помощью метода RADICL-seq можно изучать, как отличаются контакты между некодирующими РНК и хроматином в клетках разных типов – а контакты эти отличаются; можно изучать контакты, когда lncRNA соединяются с ДНК непосредственно, без хроматинового белка между ними; и можно изучать контакты между ДНК и кодирующими РНК – ведь они тоже взаимодействуют с ДНК и тоже могут влиять на состояние хроматина. РНК синтезируется на ДНК, однако контакты между ними часто обнаруживаются очень далеко от того места, где была синтезирована РНК, что лишний раз указывает на особо влияние РНК на поведение ДНК – и с помощью таких методов, как новый RADICL-seq, влияние РНК на ДНК можно будет досконально исследовать. Это важно не только с общефундаментальной точки зрения, но и с практической – мы как-то писали, что мутации в некодирующих областях генома играют в пользу злокачественных опухолей.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

По материалам пресс-службы МФТИ.