Представьте, что ваша ДНК — это древний свиток с рецептами, хранящими инструкции по созданию всего в вашем организме: от белков до клеток. Каждая новая молекула строится по этим инструкциям, словно шеф-повар готовит блюдо по старинному рецепту. Но иногда в процессе приготовления требуется внести коррективы, подстроить вкус под конкретный случай. Именно здесь на сцену выходит редактирование РНК — мастер-корректор генетической кухни.
Редактирование РНК — это удивительный процесс, похожий на тонкую настройку инструментов. Вместо следования рецепту до буквы, наши клетки могут вносить небольшие изменения в инструкции, создавая вариации белков, лучше приспособленные к текущей ситуации. У людей и мушек редактирование РНК играет важную роль в защите от аутоиммунных реакций и корректировке работы белков. Однако у нас большая часть корректур происходит в некодирующих областях ДНК, а у мух — преимущественно в участках, непосредственно формирующих белки.
Миллионы изменений и один ключевой
Учитывая огромное количество редактирования РНК у мух, ведущее к модификации кодирующих последовательностей, задача ученых — отыскать среди них биологически значимые события, достойные пристального внимания. Исследователи из Университета Бар-Илан в Израиле совершили именно такое открытие, выявив ключевую роль одного такого события в обонянии и социальных взаимодействиях дрозофил.
Их внимание привлекли события редактирования, сохранившиеся на протяжении миллионов лет эволюции у разных видов мушек. В результате тщательного анализа они остановились на конкретном событии в канале GluCla — месте, где аминокислота изолейцин заменяется валином. Оказалось, что это изменение критически важно для восприятия запахов, необходимых для социальных взаимодействий, основанных на феромонах — химических сигналах, связывающих особей.
CRISPR и тесты поведения
Чтобы подтвердить важность этого сайта, ученые применили революционную технологию CRISPR для «отмены» редактирования РНК в данном месте. Последующие поведенческие тесты показали поразительные результаты: мухи без отредактированной РНК испытывали серьезные проблемы с обонянием и общением.
- Они не могли адекватно распознавать запахи яблочного сока или алкоголя, столь привлекательные для них.
- Также они теряли способность избегать опасных запахов, сигнализирующих о потенциальной угрозе.
- Наиболее тревожно — нарушалась их социальная коммуникация, жизненно важная для выживания и размножения.
Дальнейший анализ позволил выявить специфические нейроны в мозге мух, отвечающие за обработку запахов, которые были затронуты отсутствием редактирования РНК. Ученые предложили модель, объясняющую, как редактирование в разных точках канала GluCla обеспечивает его правильную работу и почему именно редактирование, а не постоянная мутация, играет ключевую роль.
“Наши результаты демонстрируют, насколько важно редактирование РНК для нормального поведения. Мы были поражены силой и последовательностью влияния его отсутствия на мух. Это подчеркивает, как эти крошечные изменения формируют сложные поведенческие паттерны.”
Это исследование открывает новые горизонты в понимании роли редактирования РНК в формировании физиологии и поведения животных. В будущем профессор Шохат-Офир планирует исследовать, как этот процесс гибко регулируется для адаптации к меняющимся условиям внешней среды и внутренним потребностям организма.
