Нейроны человека и других млекопитающих экспрессируют множество исключительно длинных генов — от 100 тысяч до более чем 2 миллионов пар оснований, — которые важны для формирования синапсов и нейронных цепей. В целом генетическая информация считывается с ДНК в РНК. Этот процесс называется транскрипцией. Чем длиннее ген, тем больше времени требуется для его считывания от начала до конца. Кроме того, экспрессия генов должна регулироваться на нескольких этапах. Поэтому считается, что нейронам требуются особые механизмы для точного и стабильного считывания длинных генов, но детали этих механизмов остаются неясными.
В исследовании, опубликованном в журнале Cell Chemical Biology, ученые из Университета Эхимэ сосредоточились на SFPQ — белке, который связывается с РНК. С помощью микроскопии сверхвысокого разрешения и других методов было обнаружено, что SFPQ использует длинные РНК в качестве каркаса для формирования сетчатых структур, называемых конденсатами, внутри ядра клетки. Конденсаты — это безмембранные структуры, образующиеся, когда определенные молекулы собираются вместе внутри клеток.
Кроме того, ученые обнаружили, что эти конденсаты объединяют множество молекул, участвующих в транскрипции — считывании ДНК в РНК, — сплайсинге, при котором соединяются соответствующие участки вновь синтезированной РНК, и регуляции хроматина — структуры, в которую упакована ДНК. Когда конденсаты SFPQ не могли формироваться, сверхдлинные гены считывались не полностью, нарушался сплайсинг РНК и снижалась экспрессия генов.
Эти результаты позволяют предположить, что конденсаты SFPQ действуют как общее «рабочее пространство», объединяющее несколько процессов, необходимых для нормального функционирования исключительно длинных генов.
Исследование проливает свет на физическую основу ранее предложенного «конденсата элонгации транскрипции» и предлагает новый способ изучения регуляции генов через пространственную организацию ядра. SFPQ и родственные ему белки также связаны с расстройствами аутистического спектра (РАС) и боковым амиотрофическим склерозом (БАС). В будущем изучение аномальной экспрессии сверхдлинных генов поможет лучше понять механизмы нарушений развития нервной системы и нейродегенеративных заболеваний.
[Фото: vecstock / magnific.com]
