Ученые раскрыли механизм клеточного контроля качества в организме человека

Графическая аннотация. Автор: Molecular Cell (2025). DOI: 10.1016/j.molcel.2025.08.015

Процесс, известный как «нонсенс-опосредованный распад мРНК» (NMD), отвечает за контроль качества во всех клетках организма. Этот процесс отслеживает матричные РНК (мРНК), которые несут чертежи для производства белков. При обнаружении ошибок клетка устраняет эти дефектные чертежи до того, как могут быть произведены неполноценные или вредные белки, способные спровоцировать такие заболевания, как нарушения развития или рак.

В своем новом исследовании команда из Кёльна под руководством профессора доктора Нильса Х. Геринга из Института генетики использовала молекулярные переключатели, позволяющие выборочно отключать ключевую молекулу NMD — белок UPF1 — в точно заданный момент времени. Это впервые позволило наблюдать функцию NMD в человеческих клетках с беспрецедентной точностью.

Исследование «Быстрое истощение UPF1 проливает свет на временную динамику регулируемого NMD транскриптома человека» было опубликовано в журнале Molecular Cell.

Ключевым результатом стало создание комплексной базы данных, которая впервые систематически фиксирует, какие гены и варианты генов непосредственно подвержены влиянию NMD. Этот ресурс доступен по всему миру бесплатно и открывает новые пути для исследований РНК и генома.

«Наша новая система впервые позволяет понять, насколько быстро и всесторонне действует NMD в человеческих клетках. Это показывает, что NMD не только обеспечивает защиту от ошибок, но и выступает важным регулятором генной активности», — говорит Геринг.

Ученые обнаружили, что NMD следует фиксированным правилам. Если чертеж для белка содержит «стоп-сигнал» в неправильном месте, клетка распознает эту ошибку и утилизирует чертеж, предотвращая производство бесполезного или вредного белка.

«Благодаря новой системе мы обнаружили множество новых вариантов РНК, которые регулируются NMD и ранее оставались незамеченными. Среди них — варианты РНК, участвующие в развитии мозга», — добавляет доктор Фолькер Бём, первый автор исследования.

«Тот факт, что существует так много вариантов, удивителен. В будущем мы будем более подробно анализировать причины такого большого количества. До сих пор они оставались незамеченными из-за отсутствия подходящих аналитических методов. Таким образом, наша база данных станет важным инструментом для исследований генома по всему миру».

«Этот результат наглядно демонстрирует, как новые технологии позволяют визуализировать фундаментальные биологические механизмы, имеющие большое значение для здоровья и болезней», — поясняет соавтор исследования профессор Маркус Ландталер из Центра Макса Дельбрюка в Берлине.

Дополнительная информация: Volker Boehm et al, Rapid UPF1 depletion illuminates the temporal dynamics of the NMD-regulated human transcriptome, Molecular Cell (2025). DOI: 10.1016/j.molcel.2025.08.015

Источник: University of Cologne