Сотрудники Mеждународной лаборатории микрофизиологических систем ВШЭ обнаружили последовательность нуклеотидов, характерную для дефектных микроРНК. Это открытие позволит предсказывать ошибки в поведении микроРНК и создавать на их основе лекарственные препараты, более эффективно распознающие свои мишени, в том числе вирусы. Результаты исследования опубликованы в журнале RNA Biology.
Выявленная учеными закономерность. Буквы, растущие вверх, соответствуют безошибочной обработке микроРНК, растущие вниз – паттерн обработки с ошибкой. Чем больше буква, тем сильнее связь
МикроРНК (miRNA) - это очень маленькие молекулы, регулирующие различные процессы в клетке, в том числе превращение наследственной информации в РНК или белок (экспрессии генов). Каждая микроРНК имеет свой уникальный набор мишеней - гены, активность которых она может подавлять. Недавние исследования показали, что малейшие изменения в нуклеотидной последовательности микроРНК (так называемые изоформы микроРНК, isomiR) могут полностью перестроить множество мишеней, что кардинально меняет биологическую функцию молекулы. Однако до сих пор ученым не было ясно, почему у некоторых микроРНК бывают подобные изменения - изоформы, а у некоторых нет.
Ученые факультета биологии и биотехнологии ВШЭ Антон Жиянов, Степан Нерсисян и Александр Тоневицкий применили методы биоинформатики для ответа на этот вопрос. Команда смогла построить алгоритм, позволяющий охарактеризовать фундаментальные различия между микроРНК, имеющими и не имеющими изоформы.
Исследователи выяснили, что комбинации нуклеотидов АGСU и AGUU наиболее часто встречаются в тех микроРНК, в которых ошибок не бывает. А по комбинации букв CCAG и некоторым ее вариациям с точностью до 70% можно предсказать возникновение изменений и сбой в прицеле.
Проведенное исследование имеет также прикладное значение для создания искусственных молекул, похожих на микроРНК. Эту задачу сегодня пытаются решить десятки исследовательских команд во всем мире. Ученые искусственно синтезируют молекулы, похожие на микроРНК (так называемые малые РНК, образующие шпильки, shRNA), с целью осуществить “нокдаун” интересующего их гена. Помимо научных приложений данную технику также используют в терапии для подавления “плохих” генов, вызывающих заболевания.
Авторы исследования показали, что у таких искусственно синтезированных молекул также могут быть изоформы. “Выделение последовательностей малых РНК в наших экспериментах показало, что у них также бывают изоформы. Это значит, что возможна ситуация, когда мы придумаем молекулу с конкретным списком мишеней, но при практическом использовании появятся непредвиденные формы (изоформы) со своими собственными мишенями, подавление которых не входило в наши планы. Наш алгоритм позволяет предсказать такое событие еще на уровне компьютерного анализа, без необходимости проведения достаточно дорогих экспериментов”, – говорит младший научный сотрудник Международной лаборатории микрофизиологических систем ВШЭ Степан Нерсисян.
Информация и фото предоставлены пресс-службой НИУ ВШЭ
