РНК-гранулы — временные хранилища мРНК нейронов

Ученые из Германии исследовали РНК-гранулы — небольшие агрегаты РНК-связывающих белков и мРНК — и роль, которую они играют в нейронах. Исследователи показали, что сборка и распад гранул тесно связаны с процессами созревания нейронов и синаптической активностью. Так, в ходе созревания нейронов гранулы становились меньше, при этом их число увеличивалось; ингибирование синаптической активности в зрелых нейронах имело обратный эффект.

В клетке постоянно меняются уровни экспрессии различных. Особое значение изменение активности генов приобретает в нейронах, где постоянно происходит реструктурирование и переформирование синапсов. В новой работе исследователи из Германии показали, что важную роль в посттранскрипционной регуляции экспрессии генов играют РНК-гранулы — небольшие агрегаты РНК-связывающих белков и мРНК, которые находятся в цитоплазме и не окружены мембраной. Авторы изучили, как изменяются гранулы в ответ на активность нейронов в физиологических условиях. Для отслеживания судьбы гранул использовали РНК-связывающую хеликазу DDX6.

В качестве объекта исследования выбрали культуры первичных нейронов гиппокампа и коры. Сначала авторы исследовали, как на РНК-гранулы влияет созревание нейронов, которое сопровождается значительными морфологическими и физиологическими изменениями. РНК-гранулы становились меньше, при этом их число увеличивалось. Иммунофлуоресценция показала переход DDX6 из гранул в цитозоль. Распад гранул сопровождался снижением уровня белка DDX6. Те же процессы показали in vivo на мозге мышей. Таким образом, при созревании происходит ремоделирование РНК-гранул.

Далее авторы изучили, влияет ли на гранулы синаптическая активность — отличительная черта созревания нейронов. Ингибирование синаптической активности в зрелых нейронах привело к укрупнению гранул, при этом их число снижалось. При снятии ингибирования гранулы быстро возвращались в исходное состояние. То есть сборка DDX6-гранул — динамический процесс, регулируемый синаптической активностью.

Важную роль в исследуемых процессах играет РНК-связывающий белок Stau2. Показали, что он взаимодействует с DDX6 в цитозоле. В обычных условиях снижение уровня Stau2 не влияет на РНК-гранулы. Однако в отсутствие Stau2 ингибирование нейронов не приводит к укрупнению гранул.

Ранее уже было показано, что ингибирование трансляции влияет на размер гранул. В новой работе испытали три ингибитора трансляции с различными механизмами активности. Два из них увеличивали пул мРНК, доступных для образования гранул. Действительно, применение этих двух ингибиторов приводило к укрупнению DDX6-гранул. Если же ингибитор уменьшал пул доступных мРНК, то сборка РНК-гранул не происходила.

В опытах по нокдауну DDX6 была получена предварительная информация, что DDX6 вовлечен в регуляцию синаптических функций. Вероятно, снижение уровня DDX6 высвобождает мРНК, важные для активности и формирования синапсов. Авторы говорят о необходимости дополнительных исследований.