Neue Methode erweitert die Welt der kleinen RNAs

Neue Methode erweitert die Welt der kleinen RNAs

Entdeckung von mehr ‘RNA-Code’ durch PANDORA-seq (rechte Optik) im Vergleich zu herkömmlicher RNA-seq (linke Optik). Bildnachweis: Qi Chen Labor, UC Riverside.

Ein Team unter der Leitung eines biomedizinischen Wissenschaftlers an der University of California in Riverside hat eine neue RNA-Sequenzierungsmethode entwickelt – “Panorama-RNA-Anzeige durch Überwindung der abgebrochenen Sequenzierung durch RNA-Modifikation” oder PANDORA-seq -, mit deren Hilfe zahlreiche modifizierte kleine RNAs entdeckt werden können waren zuvor nicht nachweisbar.

RNA spielt eine zentrale Rolle bei der Entschlüsselung der genetischen Information in der DNA, um das Leben eines Organismus zu erhalten. Es ist allgemein bekannt als das Zwischenmolekül, das zur Synthese von Proteinen aus DNA verwendet wird. Zellen sind voll von RNA-Molekülen in komplexen und verschiedenen Formen, wobei zwei Haupttypen ribosomale RNA oder rRNA sind; und Transfer-RNA oder tRNA; die an der Synthese von Proteinen beteiligt sind.

Kleine RNAs spielen eine wesentliche Rolle bei Gesundheit und Krankheiten, einschließlich Krebs, Diabetes, neurologischen Erkrankungen und Unfruchtbarkeit. Beispiele für kleine RNAs sind microRNA; piwi-interagierende RNA oder piRNA; und von tRNA abgeleitete kleine RNA oder tsRNA. Kleine RNAs können durch chemische Gruppen modifiziert werden und so neue Funktionen erhalten.

Die Entwicklung von RNA-Sequenzierungstechnologien mit hohem Durchsatz, die zur Untersuchung der Menge und der Sequenzen von RNA in einer biologischen Probe nützlich sind, hat ein wachsendes Repertoire kleiner RNA-Populationen aufgedeckt, die die Genexpression optimieren und das Genom schützen.

“PANDORA-seq kann häufig zur Profilierung kleiner RNA-Landschaften unter verschiedenen physiologischen und Krankheitsbedingungen verwendet werden, um die Entdeckung wichtiger regulatorischer kleiner RNAs zu erleichtern, die an diesen Bedingungen beteiligt sind”, sagte Qi Chen, Assistenzprofessor für biomedizinische Wissenschaften an der UCR School of Medicine , der die führte Studie veröffentlicht heute in Naturzellbiologie. “Modifizierte kleine RNAs tragen einen ‘Unsichtbarkeitsumhang’, der verhindert, dass sie mit herkömmlichen RNA-Sequenzierungsmethoden nachgewiesen werden. Wie viele solcher modifizierten RNAs gibt es? Woher stammen ihre Sequenzen? Und was genau ist ihre biologische Funktion? Dies sind Fragen PANDORA-seq kann möglicherweise antworten. “

PANDORA-seq verwendet eine schrittweise enzymatische Behandlung, um wichtige RNA-Modifikationen zu entfernen, wodurch der von den modifizierten kleinen RNAs verwendete Unsichtbarkeitsumhang entfernt wird.

“PANDORA-seq hat die Büchse mit kleinen RNAs der Pandora geöffnet”, sagte Tong Zhou, Bioinformatiker an der Universität von Nevada, Reno School of Medicine und Mitkorrespondent der Studie. “Wir können jetzt mit diesen einst unsichtbaren Partnern im RNA-Ballsaal tanzen.”

Laut Chen deckt PANDORA-seq eine überraschende Small-RNA-Landschaft auf, die eher von tsRNAs und von rRNA abgeleiteten kleinen RNAs oder rsRNAs als von microRNAs dominiert wird, von denen früher angenommen wurde, dass sie viele Gewebe und Zellen von Säugetieren dominieren.

“Mit PANDORA-seq fanden wir eine beispiellose Dynamik von microRNA / tsRNA / rsRNA, wenn somatisch Zellen werden auf neu programmiert induzierte pluripotente Stammzellen, die von adulten Zellen erzeugt werden und ähnliche Eigenschaften wie embryonale Stammzellen haben, wodurch sie in der Lage sind, sich in alle Zelltypen des Körpers zu differenzieren “, sagte Sihem Cheloufi, Assistenzprofessor für Biochemie an der UCR und Co-Korrespondent von das Papier: “Einige tsRNAs und rsRNAs können die Proteinsynthese beeinflussen und sogar die Differenzierung der embryonalen Stammzelllinien in embryonalen Stammzellen beeinflussen.”

Chen erklärte, dass die derzeit am besten untersuchten Klassen kleiner RNAs in Säugetieren microRNAs sind, die in somatischen Säugetierzellen reichlich vorhanden sind und die Art und Menge der Proteine ​​steuern, die die Zellen produzieren. und piRNAs, die hauptsächlich im Hoden exprimiert werden und die Keimzellentwicklung modulieren.

“Derzeit können diese kleinen RNAs durch Hochdurchsatzmethoden wie die RNA-Sequenzierung umfassend profiliert werden”, sagte er. “Die weit verbreiteten kleinen RNA-Sequenzierungsprotokolle weisen jedoch intrinsische Einschränkungen auf, die verhindern, dass bestimmte modifizierte kleine nichtkodierende RNAs während der RNA-Sequenzierung nachgewiesen werden. PANDORA-seq überwindet diese Einschränkungen.”

Junchao Shi, Doktorand in Chens Labor und Erstautor des Forschungspapiers, ist begeistert von der Verwendung von PANDORA-seq.

“Die neue Methode könnte die Sicht auf kleine RNA-Landschaften revolutionieren”, sagte er. “Ehrlich gesagt müssen möglicherweise alle früheren Studien, die die traditionelle RNA-Sequenzierung verwenden, jetzt erneut überprüft werden.”

Cheloufi sagte, das Team möchte nun verstehen, wie tsRNA / rsRNA erzeugt werden, wie sie in Stammzellen funktionieren und wie sie Entscheidungen über das Zellschicksal während der Entwicklung koordinieren.

“Die Antworten auf diese Fragen sind zeitgemäß, um diagnostische Instrumente zu entwickeln, therapeutische Ziele zu identifizieren und die regenerative Medizin voranzutreiben”, sagte sie.

Während der Entwicklung von PANDORA-seq wurde Chen an das Gleichnis von erinnert die Blinden und der Elefant, die die Wahrheit lehrt, wird nur offenbart, wenn verschiedene Teile zusammenkommen.

“Wir vergessen manchmal das große Ganze, weil wir uns nur auf einen kleinen Teil davon konzentrieren”, sagte er. “Vielleicht ist der einzige Weg, um zur totalen Wahrheit zu gelangen – das große Ganze -, an unsere Wissensgrenze zu drängen und die offenbarte Wahrheit mit neu entwickelter Technologie zu bestätigen.”

“Es ist faszinierend, im Labor die tiefgreifenden Veränderungen des Zellschicksals während der Umprogrammierung und Differenzierung von Zellen durch die Linsen eines Mikroskops zu beobachten”, sagte Reuben Franklin, Doktorand in Cheloufis Labor und Mitautor der Studie. “Aber PANDORA-seq ermöglicht es uns, die molekularen Akteure während dieser Prozesse zu belauschen.”

Der Titel der Arbeit lautet “PANDORA-seq erweitert das Repertoire an regulatorischen kleinen RNAs durch Überwindung von RNA-Modifikationen.”


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Journalinformationen:
Naturzellbiologie

Bereitgestellt von der University of California – Riverside

Zitat: Neue Methode erweitert die Welt der kleinen RNAs (2021, 5. April), abgerufen am 6. April 2021 von https://phys.org/news/2021-04-method-world-small-rnas.html

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