Dynamische, reversible Modifikationen von DNA und RNA regulieren die Genexpression und Transkription und beeinflussen zelluläre Prozesse, die Krankheitsentwicklung und die Gesundheit des Organismus. Kleine nukleolare RNAs (snoRNAs) sind Leit-RNA-Moleküle, die chemische Modifikationen an zellulärem ribosomalem RNA (rRNA) leiten.
Forscher der Universität Chicago entwickelten eine neue Methode zur Identifizierung zellulärer RNA-Ziele von snoRNAs und entdeckten Tausende von zuvor unbekannten Zielen in menschlichen Zellen und Gehirngeweben von Mäusen. Diese Interaktionen gehen über die Anleitung von rRNA-Modifikationen hinaus und umfassen messenger RNA (mRNA), die die Proteinsekretion erleichtert, einen wichtigen zellulären Prozess.
Chuan He, PhD, Co-Seniorautor der Studie, erklärte: "Sobald man so viele Ziele für diese snoRNAs sieht, wird einem klar, dass es noch viel mehr zu verstehen gibt." Die Ergebnisse, die im November 2024 in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurden, deuten auf bedeutende Implikationen für die Physiologie und potenzielle therapeutische Anwendungen hin.
Obwohl es über 1.000 bekannte Gene gibt, die snoRNAs im menschlichen Genom kodieren, wurden nur etwa 300 RNA-Ziele identifiziert. Viele snoRNAs variieren in ihrer Länge von 50 bis 250 Resten, was auf unterschiedliche Funktionen hinweist. Die Studie verwendete ein neues Werkzeug namens "snoKARR-seq", um snoRNAs mit ihren Ziel-bindenden RNAs zu verknüpfen.
Die Ergebnisse zeigten, dass die meisten neu entdeckten snoRNA-Ziele nicht mit den bekannten RNA-Modifikationsstellen überlappen, was auf eine breitere Funktion in Zellen hindeutet. Besonders bemerkenswert war, dass eine snoRNA namens SNORA73 mit mRNAs interagiert, die für sekretierte und zellmembranständige Proteine kodieren, und als "molekulare Klebstoff" fungiert, der die Proteinsekretion erleichtert.
Die Forscher demonstrierten, dass synthetische snoRNA-Sequenzen so konstruiert werden können, dass sie die Proteinsekretion beeinflussen. Durch die Modifikation eines grünen fluoreszierenden Protein (GFP)-Reporters zur Interaktion mit SNORA73 erhöhten sie die Proteinsekretion um 30 bis 50 %.
Obwohl die Technologie zur Synthese und Lieferung von snoRNAs noch in der Entwicklung ist, sind He und Pan optimistisch hinsichtlich ihres Potenzials, insbesondere bei verschiedenen Zelltypen wie neuronalen und Stammzellen. He betonte die Zusammenarbeit zwischen der Abteilung für Biowissenschaften und der Abteilung für Physikwissenschaften an der UChicago und hob das Papier als Beispiel für erfolgreiche interdisziplinäre Forschung hervor.
Weitere Autoren der Studie sind Tong Wu, Bernadette A. Miao, Fei Ji, Shun Liu, Pingluan Wang, Yutao Zhao, Yuhao Zhong, Arunkumar Sundaram, Tie-Bo Zeng, Marta Majcherska-Agrawal und Robert J. Keenan.