Icke-kodande RNA dörrvakt för genuttryck
Ett internationellt forskarteam har avslöjat nya roller för ett icke-kodande RNA i kontrollen av genuttryck i embryonala stamceller och andra förstadieceller. Studien publiceras i tidskriften Genome Biology.
Forskarna undersökte hur genuttryck kontrolleras i embryonala stamceller, som har förmågan att ge upphov till alla olika celltyper i kroppen. Vilken celltyp en embryonal stamcell utvecklas till beror på vilka gener som uttrycks. RNA-polymeraser, som läser av och transkriberar de rätta generna till RNA, har en mycket viktig roll i denna process.
Icke-kodande RNA, som inte leder till bildningen av protein, har visat sig vara viktiga för reglering av genuttryck. När forskarna studerade RNA 7SK, ett av de första icke-kodande RNA:t som upptäcktes och ett av de bäst karakteriserade, upptäckte de nya funktioner. De fann att 7SK förhindrar att gener som vanligtvis uttrycks i hjärnceller felaktigt transkriberas i embryonala stamceller.
Något oväntat såg forskarteamet också att detta icke-kodande RNA kontrollerar andra aspekter av aktiviteten hos RNA-polymeras II, som forskarvärlden inte förstått fullt ut trots intensiv forskning. I den aktuella studien visade det sig att 7SK hindrar polymeraset från att gå i den så kallade "antisense"-riktningen, på fel håll från platsen där genen börjar. På så sätt reglerar 7SK-uttrycket av icke-kodande RNA som startar vid dubbelriktade promotorer, som kan läsas från båda håll. Dessutom ser 7SK till att polymeraset stannar vid slutet av genen. Utan ett ordentligt stopp kan uttrycket av intilliggande gener påverkas. Med andra ord reglerar 7SK inte bara hur gener uttrycks utan det definierar även var deras gränser går.
Forskarna fann stöd för att 7SK kan ha liknande roller i andra celltyper. Det inkluderar nervstamceller och förstadieceller som utvecklas till oligodendrocyter, som skyddar nervtrådar genom att klä in dem med isolerande myelin.
– För närvarande undersöker vi de molekylära mekanismerna för hur detta icke-kodande RNA fungerar och om det kan påverka dessa stam- eller förstadiecellers förmåga att differentiera. Förstadieceller till oligodendrocyter kan vara viktiga mål för cellbaserade behandlingar i sjukdomar där myelinet skadas, så som multipel skleros, säger Gonçalo Castelo-Branco, försteförfattare till den publicerade studien, vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska Institutet.
Studien är ett samarbete mellan forskare vid Gurdon Institute och European Bioinformatics Institute (EMBL), båda vid University of Cambridge i Storbritannien, och Karolinska Institutet i Stockholm. Gonçalo Castelo-Branco har tidigare varit verksam i professor Tony Kouzarides forskargrupp vid Gurdon Institute. Arbetet har finansierats av bland annat Vetenskapsrådet.
Publikation
The non-coding snRNA 7SK controls transcriptional termination, poising, and bidirectionality in embryonic stem cells.
Genome Biol. 2013 ;14(9):R98