Согласно общедоступным базам данных, в настоящее время в геноме человека насчитывается около 1900 участков, которые производят микроРНК (миРНК), небольшие и мощные некодирующие молекулы, которые регулируют многочисленные клеточные процессы за счет уменьшения количества их мишеней. Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) на этой неделе, добавляет к этому списку еще около 3400 таких мест. Многие из молекул miRNA, которые образуются из этих недавно обнаруженных мест, являются тканеспецифичными, а также специфичными для человека. Открытие имеет большое значение для исследования того, как miRNAs вызывают болезнь.
"Анализируя данные глубокого секвенирования человека, мы обнаружили много новых мест в геноме человека, которые производят миРНК. Наши результаты фактически утроили количество локусов, генерирующих miRNA, которые сейчас известны" говорит Исидор Ригутсос, доктор философии.D., Директор Центра вычислительной медицины в Университете Томаса Джефферсона, который руководил исследованием. "Эта новая коллекция поможет исследователям понять множество ролей, которые miRNA играют в различных тканях и заболеваниях."
В течение почти трех лет команда собирала и секвенировала РНК у десятков здоровых и больных людей. Образцы взяты из поджелудочной железы, груди, тромбоцитов, крови, простаты и мозга. В свою коллекцию они также добавили общедоступные данные, в конечном итоге получившие более 1300 проанализированных образцов, представляющих 13 типов тканей человека. Их анализ выявил 3356 новых мест в геноме человека, которые генерируют более 3700 ранее неописанных miRNA.
Для нескольких из 13 тканей, которые они изучили, команда также имела доступ к информации, описывающей ассоциацию miRNA с Argonaute, важным белком, входящим в регуляторный комплекс, который позволяет miRNA взаимодействовать со своими мишенями. Они обнаружили, что 45 процентов недавно обнаруженных miRNA на самом деле были связаны с Argonaute, что является еще одним свидетельством того, что эти молекулы участвуют в регуляции генов. "Мы ожидаем, что гораздо больше недавно обнаруженных miRNA будет обнаружено загруженными на Argonaute, поскольку дополнительные такие данные станут доступными для других тканей," говорит Эрик Лондин, доктор философии.D., доцент и соавтор вместе с Филиппом Лоэром, М.S., компьютерный биолог и инженер-программист, оба являются членами Центра вычислительной медицины Джефферсона.
Один из ключевых дизайнерских решений, который сделала команда, заключался в том, чтобы не ограничивать свой поиск консервативными геномными последовательностями, т.е.е. только для тех последовательностей, которые являются общими для нескольких организмов. Вместо этого исследователи просканировали геном гораздо шире. "Достижения в технологии секвенирования за последние несколько лет упростили получение большего количества данных из большего количества тканей и сделали это быстрее," говорит доктор. Ригутсос, который также является исследователем онкологического центра Сидни Киммела в Джефферсоне. "Изучение заманчивой возможности того, что miRNA, играющие важную роль, могут существовать только у людей, было в пределах досягаемости. И это то, что мы намеревались сделать."
Из новых молекул 56.7 специфичны для людей, и большинство из них (94.4 процента) встречаются только у приматов. Из-за этой специфичности для организма эти молекулы РНК участвуют в регуляторных событиях, которые отсутствуют у модельных организмов, таких как мышь и плодовая муха.
Тканевая специфичность – еще одна важная характеристика этих новых микроРНК. Это означает, что эти молекулы стоят за молекулярными событиями, которые присутствуют в одной ткани или только в нескольких тканях. Некоторые из этих молекул потенциально могут оказаться полезными в качестве биомаркеров новых тканеспецифических заболеваний.
Ожидается, что тканевая и приматная специфичность новых молекул будет иметь важное значение для попыток сообщества понять причины заболеваний. Первый шаг в этом направлении требует идентификации и проверки мишеней для каждой из этих 3707 новых микроРНК. Чтобы помочь в этих усилиях, команда создала вычислительные прогнозы предполагаемых целей каждой миРНК, которые доступны на веб-сайте Центра вычислительной медицины.