Международная команда исследователей, в которую вошли и российские ученые, создала более надежный метод для изучения контактов РНК с ДНК в ядрах клеток. Метод поможет понять, какую роль РНК играет в регуляции работы генов. Результаты поддержаннного грантом Российского научного фонда исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В различных типах клеток работают разные гены и создаются различающиеся белки. Это значит, что существуют факторы, которые влияют на активность генов. Одним из этих факторов, как показали последние исследования, является действие некодирующих РНК. Известно, что эти молекулы взаимодействуют с хроматином — плотно упакованной молекулой, состоящей из ДНК и белков, которая является основой хромосом.

Хроматин может менять свою структуру — разворачиваться и сворачиваться, открывая гены для считывания или, наоборот, закрывая их. Если некодирующие РНК связываются с определенными участками хроматина, то они могут изменять его структуру, регулируя активность разных участков. Чтобы понимать процессы регулирования активности генов, необходимо знать, какие некодирующие РНК с какими участками связываются.

Для выяснения этого есть несколько методов. Однако у всех них есть ряд ограничений, которые не позволяют ученым фиксировать все взаимодействия. А некоторые из них требуют либо много клеточного материала, либо его разрушения, что увеличивает финансовые и трудовые затраты. Авторы нового исследования предложили новый метод, который не разрушает клетку до закрепления контактов РНК и хроматина и показывает более высокую точность. Подход получил название RADICL-seq.

При использовании нового метода в ядро добавляется фермент, который разрывает участки ДНК и оставляет на ней свободные концы, к которым можно пришить какие-либо группы. После этого ученые вводят в смесь фермент, удаляющий свободные РНК, повышая точность определения контактов. Затем добавляется молекула, один конец которой способен связываться с ДНК, а другой — с РНК. Таким образом, эта молекула служит мостиком, скрепляющим все информационные молекулы.

Затем метод RADICL-seq предполагает удаление белков, достраивание второй цепочки и секвенирование получившегося комплекса. С помощью последней процедуры ученые определяют последовательности связанных РНК и ДНК. Испытания новой методики показали, что она обладает более высокой точностью в определении взаимодействий хроматина с РНК по сравнению с другими методами. Благодаря высокому разрешению метода авторам удалось найти новые контакты не только некодирующих, но и кодирующих РНК с хроматином, включая те, которые расположены вдали от мест считывания данной РНК.

«Мы планируем продолжить изучать участие РНК в регуляции экспрессии генов, ее влияние на архитектуру хроматина и идентичность клеток. Вполне возможно, что в будущем с помощью этих некодирующих РНК можно будет контролировать активность конкретных генов и применять это, например, для лечения различных заболеваний», — резюмировала одна из исследователей, заведующая группой регуляторной транскриптомики и эпигеномики ФИЦ биотехнологии РАН и заведующая лабораторией биоинформатики клеточных технологий МФТИ Юлия Медведева.