Учёные обнаружили сотни «переключателей» РНК, регулирующих активность генов

Стилизованная иллюстрация РНК-термометра в гене lpxP, обнаруженного у кишечной палочки (E. coli) и сохранившегося у различных видов бактерий. Слева — «выключенная» конформация. Сайт связывания рибосомы (RBS, зелёный) «заблокирован» в структуре стебля-петли, что предотвращает связывание рибосомы (коричневая) и трансляцию нижележащего гена. Справа — «включённая» конформация, при которой RBS доступен для трансляции. Автор: Университет Гронингена

Помимо кодирования информации о белках, молекулы РНК способны формировать сложные 2D- и 3D-структуры. В частности, одна и та же молекула РНК может переключаться между «включёнными» и «выключенными» конформациями, регулируя способность рибосом связываться с РНК и транслировать её в белки.

Новое исследование под руководством молекулярного биолога Дэнни Инкарнато из Университета Гронингена и при участии постдока доктора Иваны Боровской выявило сотни таких регуляторных РНК-переключателей у бактерий E. coli и в человеческих клетках. Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.

Несколько лет назад Инкарнато разработал метод картирования альтернативных структур РНК в живых клетках. С его помощью он обнаружил участки РНК, способные переключаться между разными конформациями, каждая из которых оказывает своё влияние.

«Способность РНК переключаться между альтернативными структурами обычно подразумевает регуляторную функцию, подобную переключателю ВКЛ/ВЫКЛ», — поясняет Инкарнато.

Команда Инкарнато применила этот метод для изучения сложности РНК-структур в живых клетках. Более того, они создали новый инструмент, использующий эволюционные данные для точного выявления функциональных РНК-переключателей. С его помощью учёные обнаружили сотни таких переключателей. Один из примеров — термочувствительный переключатель, помогающий бактериям реагировать на холод.

«Выявление значительного числа переключателей — это первый шаг. Следующий — поиск способов влиять на их работу», — говорит Инкарнато.

Например, можно разработать малые молекулы для модуляции этих переключателей, что в перспективе может привести к новым методам лечения заболеваний.

Пример РНК-термометра в гене lpxP, обнаруженного у E. coli и сохранившегося у разных видов бактерий. Слева — «выключенная» конформация. Сайт связывания рибосомы (RBS, зелёный) «заблокирован» в структуре стебля-петли, предотвращая трансляцию. Справа — «включённая» конформация, при которой RBS доступен. Автор: Университет Гронингена

Исследование, занявшее более трёх лет, основано на шести годах фундаментальных работ по детекции 2D-структур РНК.

«Это революционно — то, что всё научное сообщество искало годами», — отмечает Инкарнато.

Подробнее: Identification of conserved RNA regulatory switches in living cells using RNA secondary structure ensemble mapping and covariation analysis, Nature Biotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41587-025-02739-0