Многие различные ткани и органы формируются из плюрипотентных стволовых клеток во время эмбрионального развития. На сегодняшний день известно, что эти процессы контролируются факторами транскрипции для конкретных тканей. Ученые из Института молекулярной генетики им. Макса Планка в Берлине в сотрудничестве с коллегами из Массачусетского технологического института и Большого института в Бостоне смогли продемонстрировать, что молекулы РНК, которые не действуют в качестве шаблонов для синтеза белка, участвуют в этих процессах как Что ж. Ученые сбили ген для длинных некодирующих молекул РНК (lncRNA) и тем самым нарушили развитие сердца до такой степени, что были смертельными для эмбрионов. Также нарушена генерация стенки вентрального тела. Стало очевидным, что lncRNA участвует в контроле факторов транскрипции, которые сами ответственны за контроль тканевого и органогенеза. Таким образом, сама lncRNA действует как модулирующий фактор в этих процессах.
Молекулы РНК длиной более 300 нуклеотидов и не имеют каких-либо белок-кодирующих считываемых кадров, обозначаются как длинная некодирующая РНК. Известно, что они взаимодействуют с гистон-модифицирующими белковыми комплексами, которые контролируют состояние активации генов (активируемым, активным или репрессированным), а также влияют на уровень их активности. Это происходит, например, путем переноса метильных групп на гистоны, белки, упаковывающие ДНК. Модификации гистонов, таких как эти, могут быть скопированы во время деления клеток и, таким образом, обнародовать состояние активации генов из клетки в клетку на нескольких стадиях дифференцировки.
Ученые Max Planck во главе с Бернхардом Херрманном впервые доказали, что lncRNAs также могут быть необходимы для эмбрионального развития. Ранее это было известно прежде всего факторам транскрипции. Они обнаружили lncRNA, называемый Fendrr, который специфически формируется в клетках-предшественниках сердца и вентральной стенки тела. После деления Fendrr на мышь, сердце и брюшная стенка тела были искажены, что было смертельным для эмбрионов. Однако пороки развития возникли, однако, через несколько дней после того, как Фендрр уже был сбит в клетках-предшественниках. В случае факторов транскрипции, пороки развития появляются, напротив, после их инактивации для клеток, в которых ген обычно активен.
Эта задержка между выражением Fendrr-РНК и появлением мальформации объясняется специфическим эффектом этого нового класса регуляторов. Они влияют на эпигенетический контроль генов-мишеней, включая важные факторы транскрипции, а именно путем связывания с гистон-модифицирующими белковыми комплексами. Таким образом, они влияют на судьбу потомков клеток, в которых они сами были лишь ненадолго активными.
Теперь ученые надеются найти дальнейшие lncRNAs, которые контролируют кардиогенез и дополнительные процессы эмбрионального развития у млекопитающих, и проливают свет на механизм их функционирования. Fendrr, вероятно, является лишь одной из многих lncRNAs, которые участвуют в эпигенетическом контроле регуляторов тканевого и органогенеза.