Хитросплетения на уровне РНК

Одноцепочные молекулы РНК могут «спариваться» подобно ДНК. Иллюстрация Physorg

Мы отличаемся от неандертальцев более компактным (глобулярным) мозгом, уникальность которого в том, что он перехватывает глюкозные ресурсы у тела, рост которого отстает (до пубертатного периода). Достаточно сказать, что развивающаяся кора ребенка потребляет до двух третей всего «сладкого» ресурса, и энергозатраты мозга при этом превышают 40% от расходования энергии всем организмом. Об этом пишет журнал «Труды АН США» (PNAS). На что же расходуется глюкоза?

Заключенная в ее молекулах энергия тратится на «создание» тел нейронов, но главное – на мириады межклеточных контактов и соединений. Журнал Neurolinguistics недавно поместил статью из Пенсильванского университета, авторы которой с помощью функционального магниторезонансного томографа проследили увеличение объема и количества связей при изучении второго языка.

В том же журнале испанские ученые и их американские коллеги проследили «поведение» 4000 генов человека и мыши, показав, что их активность сильно отличается. В теоретическом плане это и является базой понимания причин расхождения видов. Выяснилось, в частности, что у мышей активность сердечных генов очень сходна с таковой в… печени (у человека такого сходства нет). Это не очень удивительно, если вспомнить, что у плода и некоторое время после рождения печень является органом кроветворения.

Действие против онкоРНК (красное) –  биолюминесценция лимфомы человека в бедре мыши.  Иллюстрация Scitech

Известно, что на ДНК белки не синтезируются, и для передачи команд в цитоплазму имеется информационная РНК (иРНК). Она довольно быстро после протеинового синтеза разрушается с помощью ферментов. Но не так давно была открыта интерференция, или «вмешательство» малых РНК, также участвующих в блоке генной активности (для обозначения интерференции «и» стали добавлять после РНК – РНКи).

Интерференция – древний механизм, направленный прежде всего на нейтрализацию вирусных генов. Известно, что раковые клетки являются продуктом возвращения взрослых клеток к эмбриональному состоянию, недаром же говорят о раковых стволовых клетках. Но это репрограммирование требует подавления генов, контролирующих клеточное деление, что также объясняет использование опухолями РНК-интерференции (онкоРНК).

Не следует забывать и о генах апоптоза (клеточной смерти), которые в мозге включаются под действием белка PARK, мутации которого ведут к развитию паркинсонизма. Одним из самых «злых» онкогенов является К-вариант известного гена Ras (KRas), мутации которого были обнаружены в саркоме крыс (Rat sarcoma, откуда и название). Сотрудники университетов Техаса и Северной Каролины с успехом использовали РНКи против KRas, более чем на две трети (69%) подавив рост опухолей легких и толстого кишечника у мышей. Однако и трети оставшихся раковых клеток вполне достаточно для возобновления роста, который в силу развивающейся резистентности будет устойчив к воздействию.

Исследователи Йельского университета поэтому решили с помощью малых РНК «бить» не по генетическим командам KRas, а непосредственно по онкоРНК. Для нацеленности своего лечебного продукта только на опухолевые клетки они использовали пептид (цепочку аминокислот) с кислым рН – 6 вместо нормальных 7, что способствовало их «усвоению» кислым окружением опухоли. Противоопухолевая активность нового РНК-конструкта прекрасно видна на биолюминесцентном фото мышиной модели лимфомы человека.

К сожалению, биолюминесценция, с одной стороны, довольно расплывчата, а с другой – привязана в основном к мягким тканям, что не позволяет увидеть ее в том же мозге.

Исправить этот недостаток решили сотрудники Массачусетского технологического института (МИТ). Они предложили гибридный молекулярный конструкт, который одновременно является контрастом для МРТ и в то же время способен светиться – флюоресцировать – в присутствии витамина С (аскорбиновой кислоты). Тем самым создан довольно дешевый и легкий в изготовлении препарат двойного назначения, с помощью которого врачи и ученые смогут не только увидеть свечение опухоли, но и четко привязать ее к конкретным структурам мозга и других органов с помощью МРТ.