Исследователи из МФТИ и Медико-генетического научного центра описали процессы взаимодействия микроРНК с матричной и другими РНК человека. Работа опубликована в журнале Frontiers in Genetics.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — один из основных типов молекул, с помощью которой генетическую информацию в клетке можно кодировать, читать и регулировать. Принято выделять транспортные, рибосомальные и матричные РНК. Матричная РНК (мРНК) помогает синтезировать белки по информации, полученной из ДНК. Образуясь на матрице ДНК в ядре клетки, мРНК перемещается в цитоплазму и, в свою очередь, становится матрицей, на которой происходит синтез белков. Однако далеко не из всех синтезируемых клеткой молекул РНК получаются белки, а приблизительно только из 2%. Например, кроме матричной РНК, клетка производит микроРНК длиной 18–25 нуклеотидов, на матрице которой белок не синтезируется.

МикроРНК может взаимодействовать с мРНК. Но под этим взаимодействием также подразумевают взаимодействие между микроРНК и геном, кодирующим мРНК. Подобное «замалчивание» — один из многих механизмов регуляции экспрессии генов. Неправильная регуляция этого процесса вследствие «поломки» в функционировании микроРНК может привести к патологиям, в том числе к развитию раковой опухоли.

Представление о взаимодействиях между мРНК и микроРНК в настоящий момент далеко от полного. Для человека сейчас известно примерно 20 тысяч мРНК и 2,5 тысячи микроРНК. Однако четкого понимания, кто из них с кем соединяется, нет. В своей предыдущей работе российские исследователи показали, что компьютерные программы, предназначенные для предсказания взаимодействий микроРНК и мРНК, работают не лучшим образом.

В новом исследовании ученые объединили экспериментальные данные о количестве образующихся в клетке мРНК и микроРНК с данными о взаимодействии между ними для двух типов клеток человеческого тела. В ходе работы авторы показали, как связано количество конкретной микроРНК в клетке с производством парных ей мРНК. Можно предположить, что чем больше микроРНК образуется, тем больше соединений она должна образовывать. Оказалось, что это не так. Помимо этого генетики исследовали, как связаны уровень экспрессии и активность связывания для микроРНК и мРНК. Также они выяснили, как поведение таких пар зависит от типа клеток.

«Наше исследование посвящено изучению взаимодействий микроРНК с генами. Известно, что микроРНК регулируют экспрессию генов. Ранее мы опубликовали статью, где показали, что программы, которыми пользуются для предсказания взаимодействий микроРНК и генов, работают не очень хорошо. Поэтому нам хотелось получить полную картину взаимодействий микроРНК: кто, с кем и как. Для этого мы проанализировали две единственные на данный момент научные работы с экспериментальными данными по полному интерактому между микроРНК и генами в двух разных клеточных линиях человека. Затем мы соотнесли эти данные с результатами других экспериментальных работ, где определялся уровень экспрессии микроРНК и мРНК в этих же клеточных линиях. Мы показали, что не все гены активно регулируются микроРНК, а потенциал регуляции микроРНК не зависит напрямую от уровня ее экспрессии. Мы также смогли сравнить, как отличаются взаимодействия микроРНК в двух клеточных линиях», — рассказала один из авторов работы, аспирантка МФТИ Ольга Плотникова.