Po co niekodujące RNA?

Genom człowieka składa się z trzech miliardów liter DNA kodujących geny, jednak geny kodujące białka stanowią zaledwie 1-2 proc. ludzkiego genomu. Rola pozostałych jego fragmentów jest mało znana, dlatego nazwano ją "ciemną materią" genomu.

Badania dr hab. Barbary Uszczyńskiej-Ratajczak, stypendystki 20. Edycji Programu L'Or,al-UNESCO Dla Kobiet i Nauki, koncentrują się na wykrywaniu i analizie niekodujących regionów naszego materiału genetycznego, by lepiej zrozumieć ich funkcje w żywym organizmie. Dotyczą one tzw. długiego niekodującego RNA (lncRNAs, ang. long non-coding RNAs).

Komórki aktywnie drukują cześć niebiałkową genomu, jak również różnego rodzaju elementy oddziałujące z genami kodującymi białka. Najbardziej intrygujące z nich to długie niekodujące RNA. Są one podobne do genów kodujących białka, ale nie produkują żadnych białek. Wiele z nich pełni jednak kluczowe funkcje w komórce.

"Niektóre z nich są zaangażowane w rozwój groźnych chorób, w tym także nowotworów. Jednak do tej pory jedynie ok. 2 proc. ludzkich lncRNAs (z ok. 19 000) zostało funkcjonalnie scharakteryzowanych. Funkcje dla pozostałej części z nich pozostają nieokreślone. Jednym z głównych zadań współczesnej biologii jest zrozumienie, które z nich są funkcjonalne i jak te funkcje są przechowywane w genomie" - wyjaśnia dr hab. Barbara Uszczyńska-Ratajczak z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu.

Specjalistka od 2013 r. jest członkiem jednego z najbardziej znanych projektów badawczych na świecie - GENCODE, którego celem jest tworzenie wysokiej jakości katalogów genów dla genomów człowieka i myszy oraz ich eksperymentalna weryfikacja. Jej badania są jednak trudniejsze niż te dotyczące poznania roli niekodującego DNA.

Odnalezienie genów kodujących w genomie jest łatwiejsze gdyż znamy białko, na podstawie którego jest ono budowane z aminokwasów. W przypadku długiego RNA trzeba ustalić jego lokalizację w genomie. A jest to trudne, gdyż niekodujące RNA nie dostarcza o tym żadnych wskazówek.

Zespół dr hab. Barbary Uszczyńskiej-Ratajczak opracowuje mapy genów niekodujących w genomach człowieka, myszy i danio pręgowanego, by zrozumieć ich funkcje w komórce. "Aby lepiej zrozumieć, które lncRNA są funkcjonalne i jak ta funkcja jest przechowywana w ich sekwencji analizujemy genom Danio pręgowanego (Danio rerio). Szukamy niezmiennych ewolucyjnie lncRNA pomiędzy genomem danio, człowieka i myszy. Następnie zbadamy wpływ wybranych, niezmiennych ewolucyjnie lncRNA na rozwój embrionalny Danio pręgowanego. Oczekujemy, iż wyniki tego projektu w znacznym stopniu przyczynią się do zrozumienia biologicznych funkcji lncRNA w komórce i pozwolą wydajniej wykorzystywać modele zwierzęce takie jak mysz czy danio do ich analizy" - zaznacza specjalistka.

Badania te mogą się przyczynić do lepszego poznania mechanizmów powstawania niektórych chorób i opracowania nowych metod leczenia. Być może odpowiednimi manipulacjami na poziomie molekularnym w przyszłości schorzenia te będzie można całkowicie wyeliminować.