Рибонуклеиновые кислоты (РНК) представляют собой одноцепочечные молекулы, играющие важную роль в клетках всех живых организмов. Являясь «транскриптами» наших генов, мРНК, например, участвуют в трансляции генетической информации, неся в своей собственной последовательности инструкции по созданию белка. «Чтобы выполнять свои разнообразные функции в клетке, РНК часто необходимо химически модифицировать после их создания или восстанавливать после повреждения», — объясняет Андреас Маркс, профессор органической и клеточной химии в Констанцском университете.
Одна химическая реакция, которая играет здесь роль, представляет собой трехэтапное связывание (лигирование) двух нитей РНК на их соответствующих противоположных концах. Эта реакция запускается специализированными ферментами, называемыми РНК-лигазами, и присутствует во всех формах жизни, от вирусов до грибов и растений. У позвоночных, включая человека, такие РНК-лигазы еще предстоит идентифицировать.
Междисциплинарная исследовательская группа из Констанца открыла первую человеческую РНК-лигазу этого типа, белок C12orf29. На клеточном уровне результаты исследования, опубликованные в Nature Communications , предполагают защитную функцию фермента от клеточного стресса.
Антиоксидантная система защиты наших клеток
«Мы заметили C12orf29 во время обширных исследований карциномы легких и клеток почек человека, которые мы проводили в поисках белков с определенной химической сигнатурой и для которых мы использовали новые химические инструменты. Это привлекло наше внимание, потому что до этого не было понятно, каковы функции белка. были», — говорит Маркс.
Поэтому исследователи разработали и использовали различные протоколы для очистки и предсказания структуры неизученного белка и провели эксперименты, чтобы отследить его химическую функцию. Таким образом, они смогли доказать то, что изначально было лишь разумным подозрением: C12orf29 связывает нити РНК с помощью аденозинтрифосфата (АТФ).
Исследователи смогли подробно показать, что этот процесс следует характерному трехступенчатому шаблону реакции, известному из других РНК-лигаз других форм жизни. Чтобы узнать больше о функции C12orf29 на клеточном уровне , исследователи сделали еще один шаг вперед после выяснения химического механизма.
«Мы использовали генные ножницы CRISPR/Cas для создания линии клеток почки человека, в которой был нокаутирован ген, кодирующий C12orf29. Затем мы смогли сравнить эти нокаутированные (KO) клетки с «нормальными» клетками почек в различных экспериментальных условиях. «Объясняет Маркс.
В частности, при обработке клеток менадионом, витамином К, наблюдались четкие различия между клетками КО и клетками дикого типа с помощью функциональной РНК-лигазы: сравнительно низкие концентрации менадиона были достаточны для повреждения клеток КО. Напротив, клетки дикого типа повреждались только при значительно более высоких концентрациях.
Поскольку известно, что менадион вызывает окислительный стресс , исследователи на основании этого результата сделали вывод, что C12orf29 защищает от окислительного клеточного стресса. «Мы предполагаем, что в основе этой биологической функции C12orf29 лежит ранее скрытый механизм репарации человеческой РНК. Теперь нам нужно изучить этот механизм в дальнейших исследованиях», — говорит Маркс.
