Бессмысленная РНК управляет биологическими часами

Суточные ритмы играют важнейшую роль в нашей жизни, и неполадки в них приводят к целому ряду заболеваний. Например, еда во внеурочное время нарушает обмен веществ, что, в свою очередь, провоцирует развитие ожирения; расстроенные биологические часы вызывают перевозбуждение иммунитета, так что иммунная система начинает работать неадекватно, и т. д. И, знай мы механизмы регуляции суточных ритмов, их можно было бы настраивать, что называется, вручную, исправлять погрешности хода наших биологических часов и тем самым избавляться от психических и физиологических расстройств, связанных с «часовыми» аномалиями. Один из таких механизмов описывают на страницах журнала Nature Чжихун Сюэ (Zhihong Xue) и его коллеги из Юго-западного медицинского центра Техасского университета.

Особенность работы в том, что в ней идёт речь о длинной некодирующей РНК. Такие РНК, хотя и отличаются довольно большими размерами, не несут информации о белках, однако могут служить важными регуляторными молекулами. (Поэтому, называя их бессмысленными, мы имеем в виду только их непригодность для белкового синтеза; в целом же их роль в клетке более чем осмысленна.) Эксперименты с плесневым грибком Neurospora crassa (нейроспора густая, или красная хлебная плесень) показали, что активность циркадного гена frq у плесени зависит от некодирующей РНК qrf. То есть в гене, отвечающем за биологические часы, синтезируется РНК frq с информацией о белке. Но на том же гене синтезируется антисмысловая РНК qrf, которая комплементарна смысловой, белковой. (Ген, как мы помним, это кусок двуспиральной ДНК, каждая нить которой может быть прочитана РНК-синтезирующими ферментами.)

Синтез антисмысловой qrf включался по световому сигналу, после чего она связывалась со frq и синтез циркадного белка на смысловой РНК прекращался. То есть антисмысловая РНК обозначала другую фазу часов; действительно, активность обеих молекул точно зависела от времени суток. Без антисмысловой qrf суточный ритм расстраивался, для точного хода часов требовались обе молекулы.

Хотя эксперименты выполнялись на плесневом грибке, авторы работы полагают, что такой же механизм есть и у других животных, и тому есть косвенные подтверждения – например, похожие РНК есть у мыши. Однако следует помнить, что чем сложнее организм, тем сложнее у него система регуляции биологических ритмов. Свои часы есть у каждого органа и каждой клетки, и, хотя они в своей работе согласованы с центральными мозговыми часами, какая-то автономия, самостоятельность у них всё же есть. Кроме того, на сегодняшний день открыто около 20 генов, отвечающих за регуляцию суточных ритмов, так что можно себе представить, сколь сложной должна быть общая сеть управления биологическими часами.