Новая технология позволяет составить полную карту взаимодействий РНК и белков в клетках

Экспериментальный процесс PRIM-seq. Автор: Nature Biotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41587-025-02780-z

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новую технологию, позволяющую составить полную карту взаимодействий РНК и белков внутри человеческих клеток. Это достижение может предложить новые стратегии лечения заболеваний от рака до болезни Альцгеймера.

Взаимодействия РНК и белков регулируют многие важные процессы в клетках, от включения и выключения генов до реакции на стресс. Но до сих пор ученые могли захватывать лишь небольшие подмножества этих взаимодействий, оставляя большую часть клеточных «разговоров» скрытой.

«Эта технология похожа на карту проводки клеточных разговоров», — сказал профессор Шэн Чжун, руководивший исследованием, опубликованным в Nature Biotechnology. «Она показывает, какие РНК физически общаются с какими белками. Многие заболевания, включая рак и нейродегенеративные расстройства, возникают, когда эти разговоры заставляют клетки делать неправильные вещи».

Новая технология работает путем «замораживания» момента, когда РНК и белки физически соприкасаются внутри клеток. Каждый белок помечается и химически связывается с РНК, к которой он присоединяется. Эти пары РНК-белок затем преобразуются в уникальные ДНК-штрихкоды, которые можно прочитать с помощью стандартных секвенаторов.

Применяя технологию к двум линиям человеческих клеток, исследователи обнаружили более 350 000 взаимодействий, включая многие ранее неизвестные. Команда подтвердила известные РНК-связывающие белки, но также обнаружила сотни неожиданных.

Одним из примеров была фосфоглицератдегидрогеназа (PHGDH) — фермент, который ранее был идентифицирован как причинный ген болезни Альцгеймера. В этом исследовании PHGDH оказался связан с матричными РНК, участвующими в выживании клеток и росте нервов.

Команда также обнаружила, что длинная некодирующая РНК LINC00339 взаимодействует с 15 мембранными белками. Поскольку уровень этой РНК повышен при нескольких типах рака, эти новые взаимодействия могут помочь объяснить, как она стимулирует рост и распространение опухолей.

«Взаимодействия, которые действуют как регуляторы заболеваний, становятся мишенями для лекарств», — сказала соавтор исследования Шуанхун Сюэ. «Если определенные взаимодействия РНК-белок способствуют заболеванию, их блокировка будет потенциальной терапевтической стратегией».

Технология не только показывает, что РНК и белок взаимодействуют, но и определяет, какой участок белка задействован и какие последовательности РНК предпочитает данный белок. Этот уровень детализации предлагает ценные точки входа для разработки целевых терапий.

Команда Чжуна сейчас применяет технологию к моделям заболеваний, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона, с целью выявления нарушенных взаимодействий РНК-белок, которые могут стать основой для терапий следующего поколения.