Ученые нашли способ выяснить, для чего нужны «мусорные» гены. Для этой цели исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско использовали модифицированную технологию редактирования генов CRISPR/Cas9. Статья генетиков опубликована в журнале Science.
Система CRISPR/Cas9 состоит из двух компонентов — направляющей РНК (gРНК) и расщепляющего нуклеиновые кислоты фермента (эндонуклеазы) Cas9. gРНК по принципу комплементарности прикрепляется к определенному участку двойной цепочки ДНК, после чего эндонуклеаза перерезает ее. В новой технологии — CRISPRi — белок Cas9 является «мертвым», то есть не осуществляет разрезание ДНК. Вместо этого он прикрепляется к ней, мешая ферменту полимеразе синтезировать lncРНК.
Известно, что «мусорные» гены производят длинные молекулы РНК (lncРНК), которые не кодируют аминокислотные последовательности белков. Чтобы выяснить, какую роль эти молекулы играют в развитии злокачественных опухолей, исследователи создали библиотеку направляющих РНК, которые специфичны для 16 401 различного гена, кодирующего lncРНК. Затем ученые подавляли активность генов в семи клеточных культурах, шесть из которых были раковыми, а одна образована индуцированными стволовыми клетками.
Установлено, что, хотя в каждой культуре активны около пяти тысяч различных «мусорных» генов, выключение лишь 499 из них влияет на рост клеток. Кроме того, было отвергнуто предположение, согласно которому существует универсальный набор lncРНК, необходимый для выживания всех типов клеток. Вместо этого показано, что около 89 процентов некодирующих генов важны для роста только одной из исследуемых клеточных культур.
lncРНК участвуют в подавлении активности сотен других генов, участвующих в делении клеток. Отключение мусорных генов, таким образом, может спровоцировать неконтролируемое размножение и развитие рака. Ученые полагают, что использование CRISPRi для выявления функций некодирующих молекул поможет разработать новые методы лечения рака.