Группа исследователей обнаружила механизм, с помощью которого нервные клетки тонко настраивают свою работу. Ученые проанализировали процесс редактирования РНК в индивидуальных двигательных нейронах.
В результате они выяснили, что вместо того чтобы всегда производить одни и те же белки, они случайным образом вносят небольшие изменения в инструкции по их сбору. Подробности опубликованы в журнале eLife.
Редактирование РНК – это процесс изменения отдельных нуклеотидов в молекуле матричной РНК, которая служит чертежом для построения белка. Самое распространенное изменение – превращение буквы «А» в «G», что может привести к замене одной аминокислоты в конечном белке.
Анализируя геномы более чем 200 отдельных нейронов, ученые идентифицировали 316 ключевых участков, где происходит такое редактирование. Эти изменения затрагивают гены, важные для работы нервной системы: ионные каналы, регулирующие электрическую активность клетки, и белки, управляющие передачей сигналов между нейронами – синаптическую передачу.
Открытие в этом исследовании состоит в степени случайности этого процесса. Уровень редактирования конкретного участка РНК варьировался от 10% до 100% в разных клетках одного и того же типа. Это означает, что в одних нейронах почти все копии определенного белка будут отредактированы и иметь одну форму, а в соседних – другая часть молекул будет иметь исходную форму. Например, редактирование критического глицинового остатка в кальциевом канале, отвечающем за выброс нейромедиатора, происходило в 86-91% случаев, но не во всех клетках. Таким образом, популяция внешне идентичных нейронов на молекулярном уровне оказывается неоднородной – в них присутствует смесь слегка разных версий ключевых белков.
Этот стохастический механизм может служить для тонкой настройки синаптической функции, подобно альтернативному сплайсингу. Он создает дополнительный уровень сложности и пластичности нервной системы, позволяя ей генерировать разнообразие даже среди клеток одного класса. Полученные данные могут помочь понять, как возникают индивидуальные различия в поведении и нейронной активности.
Текст: Полина Ложкина