Модификации РНК контролируют развитие стволовых клеток в клетки сетчатки

Клетки содержат чертеж в виде ДНК, который определяет, что они могут производить. Этот чертеж преобразуется в сообщение (мРНК), которое затем превращается в белок. Хотя ДНК остается одинаковой во всех клетках, то, как она считывается, зависит от специфических сигналов, которые могут изменять саму ДНК, мРНК или белки. Эти сигналы часто имеют форму химических модификаций.

В исследовании, опубликованном в журнале Stem Cell Reports, исследователи из Мичиганского университета изучили, какие сигналы контролируют развитие стволовых клеток в клетки сетчатки. Их выводы могут помочь в будущих исследованиях по созданию клеток для трансплантации и скринингу перспективных препаратов для лечения заболеваний сетчатки.

Клетки могут контролировать типы производимых белков, добавляя различные типы химических групп к ДНК и РНК. К ним относятся молекулы, называемые метильными группами, которые дестабилизируют РНК. Время жизни РНК, в свою очередь, контролирует, сколько белка может быть произведено.

«Химические модификации РНК изучались в других областях, включая диабет и рак, — сказал доктор медицинских наук Раджеш С. Рао, профессор офтальмологии и визуальных наук имени Леонарда Г. Миллера и доцент патологии и генетики человека. — Однако никто не смотрел на то, как они влияют на процесс превращения стволовых клеток в клетки сетчатки».

В исследовании ученые сосредоточились на белке METTL3, который добавляет метильные группы к РНК. Используя генетические инструменты, они изучили последствия удаления METTL3 или его модификации, чтобы он не мог добавлять метильные группы. Они обнаружили, что METTL3 должен находиться в ядре, чтобы управлять формированием клеток сетчатки.

Затем команда использовала технику под названием GLORI, чтобы картировать все области в РНК, которые были модифицированы METTL3. Они интегрировали информацию картирования с РНК-инженерией, чтобы удалить модификации РНК для гена Six3, который контролирует формирование сетчатки из стволовых клеток.

Они обнаружили, что модификации РНК регулируют стабильность РНК Six3. Используя систему CRISPR, специфичную для РНК, они выяснили, что модификации на одном конце РНК, известном как 3'-конец, были важны для регулирования стабильности РНК гена Six3.

Они также обнаружили, что ингибирование экспрессии генов семейства Ythdf оказывало на превращение стволовых клеток в клетки сетчатки блокирующий эффект, аналогичный потере METTL3.

«Это первое сообщение, в котором рассматриваются механизмы РНК-эпигенетики, или того, как химические модификации в РНК могут влиять на процесс развития стволовых клеток в ткань сетчатки», — сказал Рао.

Команда изучает, как METTL3 изменяет РНК, не влияя на форму ДНК — удивительное открытие, которое они сделали в ходе исследования. Они также заинтересованы в понимании того, затрагиваются ли эти модификации РНК при заболеваниях сетчатки.

«Мы знаем, что на модификации РНК влияет высокий уровень сахара, — сказал Рао. — Сетчатка — очень чувствительная ткань и может легко повреждаться у пациентов с диабетом, и мы хотим понять, вовлечены ли в это модификации РНК».

Исследование 2025 года открывает новые горизонты в регенеративной медицине. Понимание роли модификаций РНК может привести к созданию персонализированных методов лечения дегенеративных заболеваний сетчатки, таких как возрастная макулодистрофия, от которой в мире страдают миллионы людей.