В наших нервных клетках работает удивительная молекула — кольцевая РНК. В отличие от обычных РНК, которые похожи на прямые нити, она замкнута в круг. Такие молекулы играют ключевую роль в развитии мозга, мышлении и работе синапсов, но почему их так много именно в нейронах, долгое время оставалось загадкой.

Кольцевые РНК (circRNAs) — это молекулы РНК, замкнутые в кольцо. В отличие от обычных РНК, у них нет концов, поэтому они не разрушаются ферментами и могут долго работать в клетке. Они регулируют гены, связывают другие молекулы и, возможно, участвуют в производстве белков.

Ученые из Института Макса Планка во Фрайбурге нашли ответ. Оказалось, что белок ELAV действует как главный переключатель, запуская массовое производство кольцевых РНК в нервной системе.

Результаты опубликованы в издании Genes & Development.

Кольцевые РНК есть у всех живых организмов. Они активны на разных этапах развития и особенно многочисленны в нейронах. Хотя их функции изучены хуже, чем у линейных РНК, известно, что они влияют на:

• развитие мозга,
• когнитивные способности,
• нейродегенеративные заболевания и даже зависимость.

Их кольцевая структура делает их невероятно устойчивыми. У них нет свободных концов, за которые могли бы зацепиться разрушающие ферменты, поэтому они идеально подходят для долгосрочных задач — например, в нейронах, которые почти не обновляются.

Они могут регулировать гены, поглощать другие молекулы или даже производить белки. Нас завораживают эти молекулы, и мы хотим понять, как они работают, — говорит Менгджин Ши, один из авторов исследования.

Ученые экспериментировали с эмбрионами дрозофил и выяснили, что белок ELAV — главный регулятор. Когда его убирали, производство кольцевых РНК падало на 75%. А если добавляли в клетки, где их почти не было, они начинали активно образовываться.

ELAV делает это так: связывается с пре-мРНК (заготовкой для будущей РНК) и замедляет обычный процесс «разрезания» молекулы. Вместо этого запускается альтернативный механизм, который замыкает РНК в кольцо.

Теперь ясно, что кольцевые РНК — не побочный продукт, а важный элемент работы мозга. Мы лучше понимаем, как устроена нервная система, — объясняет Валери Хильгерс.

Похожие белки есть и у людей, значит, механизм, скорее всего, тот же. Если научиться управлять ELAV, можно влиять на уровень кольцевых РНК — это открывает новые пути для изучения нейродегенеративных заболеваний.

Это исследование — шаг к пониманию тонких механизмов работы мозга. Если подтвердится, что у людей действует аналогичный механизм, можно будет:

• разрабатывать терапии, нацеленные на кольцевые РНК при болезнях вроде Альцгеймера,
• создавать методы диагностики по уровню этих молекул,
• изучать их роль в формировании памяти и обучении.

Однако исследование проведено на дрозофилах, а их нервная система проще человеческой. Хотя ELAV-подобные белки есть и у людей, нельзя гарантировать, что механизм работает идентично. Нужны дополнительные эксперименты на млекопитающих.

Ранее ученые открыли компоненты нервных клеток, которые никогда не стареют.