RNA Dynamics Deconstructed:Η τεχνική προσφέρει λεπτομερή άποψη για το πώς αλλάζουν τα επίπεδα
Η ομάδα των επιστημόνων, με επικεφαλής τον Bing Ren, PhD, Επιστημονικό Διευθυντή του Κέντρου Υπολογιστικής και Λειτουργικής Γονιδιωματικής και Λειτουργικής Γονιδιωματικής και Ερευνητή Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes, δημοσίευσε τα ευρήματά τους σήμερα (22 Σεπτεμβρίου 2022) στο περιοδικό Nature.
"Η νέα τεχνική καθιστά δυνατή την ταυτόχρονη ανάλυση της δυναμικής και των χαρακτηριστικών του RNA, όπως οι ρυθμιστικές περιοχές των γονιδίων και οι τροποποιήσεις του RNA, η οποία αποτελεί μια συναρπαστική πρόοδο για τους ερευνητές", δήλωσε ο Ren.
Τα μόρια RNA είναι απαραίτητα για τη ζωή. Διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο σε πολλές βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης πρωτεϊνών, της κυτταρικής σηματοδότησης και της ρύθμισης των γονιδίων. Τα επίπεδα και η δραστικότητα των μορίων RNA πρέπει να ελέγχονται στενά μέσα σε ένα κύτταρο για να διατηρηθεί η κυτταρική ομοιόσταση.
Το 2014, η ομάδα του Ren εφευρέθηκε μια μέθοδος που ονομάζεται RNA-Seq ενός κυττάρου (scRNA-seq), ένα ισχυρό εργαλείο που προσφέρει ολοκληρωμένες πληροφορίες σχετικά με τα επίπεδα, τις λειτουργίες και τα χαρακτηριστικά των μορίων RNA σε μεμονωμένα κύτταρα. Από τότε έχει γίνει μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία που έχει την προχωρημένη κατανόηση των ερευνητών σχετικά με την πολυπλοκότητα της κυτταρικής βιολογίας.
"Το RNA-Seq ενός κυττάρου επανάσταση στο πεδίο παρέχοντας ένα στιγμιότυπο μεμονωμένων κυττάρων σε συγκεκριμένο χρονικό σημείο", δήλωσε ο συν-πρώτος συγγραφέας Jingjing Li, PhD, ανώτερος ερευνητής στο εργαστήριο του Ren. "Με τη νέα προσέγγιση, μπορούμε να μελετήσουμε όχι μόνο μια στατική εικόνα, αλλά και μια δυναμική ταινία για το πώς οι RNA αλλάζουν σε απόκριση σε κυτταρικά συμβάντα ή γενετικές διαταραχές, δίνοντάς μας πρωτοφανείς γνώσεις για τους περίπλοκους ρυθμιστικούς μηχανισμούς της γονιδιακής έκφρασης".
Οι ερευνητές δημιούργησαν την τεχνική SCSLAM-ISOSEQ βασιζόμενοι σε δύο προηγούμενες μεθόδους:SCSLAM-SEQ, η οποία μετρά τον ρυθμό σύνθεσης των μορίων RNA σε μεμονωμένα κύτταρα. και ISO-Seq, το οποίο μπορεί να συλλάβει διάφορες μορφές μορίων RNA (ισομορφές). Η προκύπτουσα τεχνική, SCSLAM-ISOSEQ, παρέχει εξαιρετικά λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική και τα χαρακτηριστικά των μεμονωμένων μορίων RNA, συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού παραγωγής και διάσπασης του RNA, εναλλακτικών μοτίβων ματίσματος και τροποποιήσεων.
Για να αποδειχθεί οι δυνατότητες του SCSLAM-ISOSEQ, οι ερευνητές του NHGRI ανέλυσαν τη δυναμική και τα χαρακτηριστικά του RNA σε δύο διαφορετικές συνθήκες κυτταρικού στρες:θερμικό σοκ και θεραπεία με το thapsigargin, που είναι γνωστό ότι προκαλούν απόκριση κυτταρικού στρες. Μελετούσαν αυτές τις κυτταρικές αποκρίσεις σε δύο διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους:εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού και ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα. Αυτή η έρευνα επέτρεψε στην ομάδα να αποκαλύψει νέες γνώσεις για το πώς τα μόρια RNA ανταποκρίνονται σε ένα μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Για παράδειγμα, διαπίστωσαν ότι οι ισομορφές RNA διαδραματίζουν βασικούς ρόλους στην απόκριση κυτταρικού στρες, υποδηλώνοντας τις δυνατότητές τους ως θεραπευτικούς στόχους για ασθένειες που προκύπτουν από κυτταρικό στρες.
"Πιστεύουμε ότι αυτή η νέα τεχνική θα είναι μετασχηματιστική για τη βιολογία του RNA και θα ανοίξει το δρόμο για μελλοντικές μελέτες σχετικά με τη ρύθμιση του RNA, τον κυτταρικό επαναπρογραμματισμό και τους μηχανισμούς ασθενειών", δήλωσε ο συν-πρώτος συγγραφέας Jianan MA, PhD, επίσης ανώτερος ερευνητής στο εργαστήριο του Ren.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να βελτιώσουν περαιτέρω το SCSLAM-ISOSEQ και να το καταστήσουν πιο προσιτό στην ευρύτερη επιστημονική κοινότητα για να προωθήσουν νέες ανακαλύψεις στη βιολογία RNA και τις ανθρώπινες ασθένειες.
