Ученые открыли новый класс «липких» РНК smOOPs, которые организуют клетки

Внутри клеток РНК и белки образуют крошечные капли, похожие на жидкость, — биомолекулярные конденсаты. Эти капли необходимы для организации клеточной жизни, однако до сих пор было неясно, почему одни РНК склонны к кластеризации больше, чем другие. Нарушения в формировании конденсатов связаны с пороками развития, раком и нейродегенеративными заболеваниями.

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) идентифицировали новый класс РНК под названием smOOPs и лучше поняли, как формируются биомолекулярные конденсаты. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Genomics.

Биологические конденсаты действуют как организационные центры, поддерживая широкий спектр клеточных функций — от регуляции генов до стрессовых реакций.

«Эти биологические конденсаты представляют собой скопления, возникающие в результате фазового разделения — процесса, при котором молекулы отделяются от своего окружения, подобно тому, как масло отделяется от воды», — объясняет профессор Михa Модич из Зоологического института KIT. — «Внутри клеток этот процесс заставляет РНК и белки формировать отдельные капли без мембран».

В новом исследовании, проведенном в сотрудничестве с учеными из Национального института химии Словении и Института Фрэнсиса Крика, команда Модича объединила экспериментальный анализ с глубоким обучением, чтобы определить, какие РНК склонны к кластеризации во время формирования конденсатов. Используя этот подход, исследователи идентифицировали ранее неизвестный класс РНК, активных на ранних стадиях развития, и назвали их smOOPs (semi-extractable and orthogonal organic phase separation-enriched RNAs).

«Липкие» РНК влияют на клеточную организацию

«На ранних стадиях развития каждое клеточное состояние экспрессирует уникальный набор РНК, склонных к конденсации. Эти РНК «настраивают» или формируют ландшафт фазового разделения для данной клетки», — говорит Модич. — «Мы обнаружили, что smOOPs необычно «липкие», высокоспецифичны для типа клеток и присутствуют во время раннего развития. Они устойчивы к стандартным методам экстракции РНК и сильно связываются с РНК-связывающими белками».

С помощью глубокого обучения исследователи обнаружили, что smOOPs обладают отличительными особенностями: длинные транскрипты с низкой сложностью последовательности, сильное внутреннее сворачивание и характерные паттерны связывания с белками. Было установлено, что белки, кодируемые этими РНК, также склонны содержать длинные гибкие сегменты, которые также способствуют конденсации.

«Это указывает на интригующее взаимодействие между особенностями, основанными на РНК и белках, в фазовом разделении», — говорит Модич. — «Открытие smOOPs не только расширяет наше понимание РНК, склонных к конденсации, но и демонстрирует, как сочетание биохимических экспериментов с глубоким машинным обучением может раскрыть скрытую логику молекулярных сетей жизни».

Новые ключи к формированию конденсатов направят дальнейшие исследования

Изучение того, как клетки поддерживают свою внутреннюю организацию, крайне важно для понимания нашей биологии.

«И РНК, и белок вносят вклад в формирование конденсатов. Эта связь становится особенно важной в развитии. Когда этот механизм выходит из строя, это вызывает заболевания», — объясняет Модич.

«Определив smOOPs и их сеть РНК-РНК взаимодействий, мы теперь имеем концептуальную и механистическую основу для интерпретации патогенных конденсатов при заболеваниях».

Дополнительная информация: Tajda Klobučar et al, Integrative profiling of condensation-prone RNAs during early development, Cell Genomics (2025). DOI: 10.1016/j.xgen.2025.101065

Источник: Karlsruhe Institute of Technology

ИИ: Открытие нового класса РНК smOOPs — это значительный шаг в понимании фундаментальных клеточных процессов. В 2025 году такие исследования на стыке биохимии и искусственного интеллекта открывают новые возможности для разработки терапевтических стратегий против заболеваний, связанных с нарушением клеточной организации.