Ta strona używa plików cookies, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z naszego serwisu oraz do celów analitycznych. Klikając "Akceptuję", wyrażasz zgodę na używanie wszystkich plików cookies. Możesz również odrzucić zgodę, co spowoduje zablokowanie plików cookies analitycznych. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce Prywatności.
Amyloidy kojarzone z chorobami mózgu pomagają dostarczać RNA do plemników
Amyloidy mogą wiązać RNA i pomagać mu przedostać się do wnętrza plemników.
Obecność włókien amyloidowych w plemnikach potwierdzono za pomocą tomografii krioelektronowej.
Nie wiadomo jeszcze, jak dokładnie RNA dostarczone w ten sposób działa po zapłodnieniu.
Wyniki mogą mieć znaczenie dla przyszłych metod dostarczania RNA, ale nie są dowodem skuteczności terapii u ludzi.
Sponsorowane
Odkryj rewolucyjną metodę nauki języków
Sprawdź jak w 30 dni opanować podstawy dowolnego języka obcego bez wychodzenia z domu.
Białka kojarzone przede wszystkim z chorobą Alzheimera, chorobą Parkinsona i innymi chorobami neurodegeneracyjnymi mogą pełnić nieoczekiwaną funkcję w układzie rozrodczym. Naukowcy z Zuckerman Institute przy Columbia University wykazali, że amyloidy obecne w nasieniu wiążą cząsteczki RNA i pomagają wprowadzać je do wnętrza plemników. Wyniki opisano w czasopiśmie Molecular Cell. Badanie nie pokazuje jeszcze, jaki dokładnie skutek ma to RNA po zapłodnieniu, ale wskazuje na możliwy mechanizm transportu materiału genetycznego.
Pomysł zaczął się od badań nad HIV
Punktem wyjścia dla projektu były wcześniejsze obserwacje dotyczące wirusa HIV. Wykazano wówczas, że włókna amyloidowe obecne w nasieniu mogą ułatwiać wirusowi przedostawanie się do komórek w drogach rodnych. William Mallen, główny autor nowej pracy, oraz Anthony Fitzpatrick zastanawiali się, czy podobne struktury mogą pomagać nie tylko wirusowi, lecz także cząsteczkom naturalnie występującym w organizmie. Szczególnie interesowało ich RNA, które uczestniczy w odczytywaniu instrukcji zapisanych w DNA i może regulować aktywność genów.
mają ładunek dodatni, a RNA ujemny, dlatego mogą wiązać się dzięki przyciąganiu elektrostatycznemu.
Trwałe włókna amyloidowe mogą chronić delikatne cząsteczki RNA przed niekorzystnymi warunkami.
Badacze potwierdzili, że oznaczone amyloidy trafiają do wnętrza plemników, a nie tylko osadzają się na ich powierzchni.
W doświadczeniach z zarodkami połączenie RNA z amyloidami zwiększało produkcję białka fluorescencyjnego co najmniej dziesięciokrotnie.
Amyloid jako ochronny transport dla RNA
Naukowcy założyli, że amyloidy mogą działać jak rodzaj osłony i przewoźnika dla RNA. W płynie nasiennym znajduje się wiele małych cząsteczek RNA, którym przypisuje się znaczenie w regulowaniu genów aktywnych we wczesnym rozwoju zarodka. Do tej pory nie było jednak jasne, w jaki sposób te cząsteczki są przenoszone z płynu nasiennego do plemników. Hipotezę wspierały właściwości chemiczne obu składników. Amyloidy są dodatnio naładowane, podczas gdy RNA ma ładunek ujemny, więc mogą się wzajemnie przyciągać. Po oznaczeniu obu rodzajów cząsteczek fluorescencyjnymi markerami badacze zaobserwowali, że rzeczywiście tworzą one połączenia. Trwała struktura włókien mogła przy tym zwiększać szanse RNA na przetrwanie transportu.
Obrazowanie potwierdziło obecność włókien w plemnikach
Kolejnym etapem była analiza plemników za pomocą tomografii krioelektronowej, określanej skrótem cryo-ET. W tej metodzie próbki są zamrażane, a następnie obrazowane przy użyciu wiązek elektronów, co pozwala uzyskać ich trójwymiarowy obraz z rozdzielczością zbliżoną do atomowej. Badacze oznaczyli białka amyloidowe drobinami złota i dzięki temu mogli sprawdzić, gdzie dokładnie się znajdują. Obrazy potwierdziły, że włókna przenikają do wnętrza plemników. To istotne rozróżnienie, ponieważ wcześniejsze doświadczenia nie wykluczały, że amyloidy jedynie przyczepiają się do powierzchni komórek. Dodatkowe testy z użyciem fluorescencyjnego białka wykazały, że amyloidy znacznie zwiększają tempo wprowadzania RNA do plemników.
Nie wiadomo jeszcze, co RNA robi po dostarczeniu
Wyniki wskazują również na możliwy udział białka zwanego klusteryną. Według badaczy może ono pomagać oddzielić RNA od amyloidu, gdy połączone cząsteczki znajdą się już w komórce. Ten etap może mieć znaczenie dla dalszego wykorzystania RNA, ale jego przebieg wymaga kolejnych badań. Naukowcy nie ustalili jeszcze, jakie dokładnie funkcje pełnią cząsteczki RNA przeniesione do plemników ani czy wszystkie docierają do właściwego miejsca po zapłodnieniu. Samo wykazanie transportu nie jest więc równoznaczne z potwierdzeniem określonego wpływu na zarodek lub potomstwo.
Możliwe znaczenie dla dziedziczenia cech
Wcześniejsze prace cytowane przez autorów sugerowały, że RNA obecne w nasieniu może włączać lub wyłączać określone geny u potomstwa. Takie procesy wiążą się z modyfikacjami epigenetycznymi, czyli regulacją aktywności genów bez zmiany sekwencji DNA. Autorzy wskazują, że wpływ na te mechanizmy mogą mieć doświadczenia i stan organizmu rodzica, a część zmian może być przekazywana kolejnym pokoleniom. Jako przykład przywołano badania na myszach, w których zaburzenia metaboliczne, między innymi insulinooporność, były przekazywane w linii ojcowskiej. W tych doświadczeniach podejrzewa się udział RNA, ale obserwacje dotyczą modeli zwierzęcych i nie stanowią dowodu, że identyczny mechanizm działa u ludzi.
Drugim możliwym zastosowaniem jest wykorzystanie amyloidów jako nośników RNA w badaniach nad terapiami genowymi. Technologia CRISPR wykorzystuje RNA do kierowania narzędzi edycji genów, ale jednym z problemów pozostaje bezpieczne dostarczenie tych elementów do odpowiednich komórek. W eksperymentach opisanych w pracy włókna amyloidowe transportowały nie tylko małe cząsteczki RNA, lecz także większe RNA zawierające instrukcję produkcji zielonego białka fluorescencyjnego. Plemniki połączone z takim kompleksem wykorzystano następnie do zapłodnienia komórek jajowych. Zarodki powstałe w ten sposób wytwarzały co najmniej dziesięć razy więcej tego białka niż zarodki uzyskane z plemników wystawionych na działanie tego samego RNA bez amyloidów. Pokazuje to sprawność dostarczania cząsteczki w tym konkretnym modelu, ale nie dowodzi bezpieczeństwa ani użyteczności klinicznej.
Autorzy zwracają uwagę, że obecne metody dostarczania elementów CRISPR często wykorzystują zmodyfikowane wirusy. Takie nośniki mogą wywoływać reakcje układu odpornościowego. Ponieważ badane włókna amyloidowe mają pochodzenie ludzkie, teoretycznie mogłyby wywoływać inną reakcję, jednak jest to na razie założenie wymagające sprawdzenia. Badanie przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, a jego celem nie było leczenie niepłodności, chorób neurodegeneracyjnych ani innych chorób u ludzi. Nie wykazano również, że amyloidy można bezpiecznie wykorzystać do modyfikowania zarodków lub leczenia genowego. Praca zespołu Williama Mallena i Anthony'ego Fitzpatricka, opublikowana w Molecular Cell pod tytułem "Amyloid-mediated RNA uptake by sperm for embryonic delivery", dostarcza przede wszystkim nowego opisu biologii plemników i punktu wyjścia do dalszych badań nad transportem RNA.
