Новый взгляд на гликозирование: сложные углеводы способны связываться с РНК

Впервые ученые обнаружили, что сложные сахара, называемые гликанами, могут связываться с некоторыми молекулами РНК, согласно препринту bioRxiv, опубликованному 30 сентября. Полученные данные могут существенно изменить текущее восприятие функции рибонуклеиновой кислоты.

«На самом деле в биологии нет такой основы, известная нам сегодня, которая могла бы объяснить, каким образом РНК и гликаны могут когда-либо находиться в одном и том же месте в одно и то же время, а тем более быть связаны друг с другом», - пишет старший научный сотрудник Кэролайн Бертоцци, химический биолог Стэнфордского университета.

Лаборатория Бертоцци обнаружила сахара, связанные с РНК, изучая гликозилирование, - реакцию, при которой молекулы сахара присоединяются к белкам или другим органическим молекулам в клетках человека.

Гликозилирование имеет много функций, в том числе помогает белкам сворачиваться и клеткам прилипать друг к другу, и является механизмом, лежащим в основе разных групп крови.

Соавтор работы Райан Флинн, доктор наук в лаборатории Бертоцци, пытался пометить гликопротеины, когда обнаружил гликан, присоединенный к РНК, - удивительное открытие, которого исследователи никогда раньше не видели.

• Дальнейшие исследования показали, что сахара, называемые N-связанными гликанами, прилипали к подмножеству некодирующих молекул РНК, включая небольшие Y-РНК, которые могут играть роль в репликации ДНК.

«Это было действительно странное открытие. Сначала мы были скептически настроены. Мы пытались сбить его всеми возможными способами, и это продолжалось», - говорит Бертоцци.

Они старались отделить какие-либо белки от образца, но после множества обработок обнаружили, что образец чувствителен только к ферментам, которые расщепляют РНК. «Отчасти мы остались с ответом, что это была РНК», - говорит Флинн The Scientist.

• В результате исследований было обнаружено, что эта РНК, которую ученые назвали гликоРНК, также обнаружена в культурах клеток мышей и хомяков и в клетках, взятых у живых мышей.

Исследователи пока не знают, как связаны РНК и сахара, потому что было невозможно разделить два биополимера, кроме как с помощью ферментов, чтобы переварить либо РНК, либо сахар.

Они полагают, что РНК и гликан «каким-то образом связаны друг с другом через какую-то связь, которая не является белком или, по крайней мере, не белком, который распознается протеазой», говорит Бертоцци, добавляя, что соединение может быть образовано непосредственно ковалентными связями.

РНК обычно обнаруживается только в ядре и цитозоле клеток, в то время как считается, что гликозилирование может происходить в эндоплазматической сети и аппарате Гольджи.

Для того чтобы два биополимера были обнаружены вместе, либо РНК, либо гликаны должны войти в один из этих клеточных компартментов способом, который ранее не был обнаружен, или может существовать молекула, которая действует как посредник.

• «Что бы это ни было, это совершенно неизведанная биология», - говорит Бертоцци.

Известно, что многие из наблюдаемых гликоРНК содержат РНК, с которыми антитела связываются в аутоиммунных условиях, таких как волчанка.

В настоящее время непонятно, почему эти РНК могут вызывать иммунный ответ.

Другие исследователи РНК выразили волнение по поводу статьи и призвали к дальнейшим исследованиям.

«Эта статья, если ее подтвердить, несомненно, откроет совершенно новое направление исследований, изучающих экспрессию генов, регуляцию генов, контроль качества транскрипции и обмен РНК», - говорит Ричард Каммингс, профессор хирургии в Гарвардской медицинской школе и директор Национального центра функциональной гликомики, который не был связан с исследованием, рассказывает The Scientist.

«Я был удивлен и взволнован, увидев это. Это неожиданное и наводящее на размышления наблюдение», - говорит Торстен Крюде из Университета Кембриджа, исследователь Y - РНК, который также не участвовал в работе. «Если результаты будут согласованы и подтверждены другими, и если они выдержат испытание временем и вниманием, это станет захватывающим новым аспектом биологии РНК».

Бертоцци и Флинн получили отзывы от других исследователей, так как они объявили препринт в Twitter.

«Я думаю, что чем больше информации мы получим, тем лучше будем работать, чтобы глубже копать и разбираться в этом», - говорит Бертоцци.

Гликан (вверху слева) и РНК (внизу справа) связаны неизвестным посредником в этой
возможной структуре гликоРНК.