Исследователи из Испании, Германии и Бельгии использовали прямое нанопоровое РНК-секвенирование, чтобы проанализировать модификации рРНК мыши и человека в разных тканях, на разных стадиях развития, а также в опухолевых и здоровых тканях. Действительно, рРНК-модификации различаются во всех этих случаях, и профили модификаций можно использовать для идентификации образца. Некоторые опухоли сильнее отличаются от здоровых тканей по этим профилям, чем другие.
Credit:
123rf.com
Рибосомальные РНК (рРНК) подвергаются посттранскрипционной модификации. Так, у 18S и 28S рРНК мыши и человека было выявлено более 220 модификаций. Они могут влиять на работу рибосом, например, увеличивать их точность. Для рибосом человека было описано 11 типов РНК-модификаций, таких как внесение метильных групп (Nm) и псевдоуридила (Ψ). То, какие модификации получает рРНК, зависит от типа ткани и стадии развития, однако подробно этот вопрос не был изучен. В новой работе ученые из Испании, Германии и Бельгии использовали прямое РНК-секвенирование, чтобы проанализировать модификации рРНК мыши и человека в разных тканях, на разных стадиях развития, а также в опухолевых тканях.
Прямое нанопоровое РНК-секвенирование применили, чтобы изучить модификации рРНК мозга, сердца, печени и яичек мыши на трех стадиях развития (эмбриональная E15,5, новорожденные P3 и взрослые P70). Оказалось, что для мозга взрослой особи характерен особый паттерн рРНК-модификаций, как и для эмбрионов и взрослых тканей в целом. Всего авторы идентифицировали 31 модифицированный сайт, 14 из них ранее не были аннотированы. Некоторые из них дополнительно валидировали. Так, модификация 18S:J890 чаще встречалась во взрослых тканях (мозге и печени), а 18S:J1315, 18S:J1359, 18S:J1400 и 28S:J1500 — в мозге, особенно взрослых особей.
Авторы задались вопросом, может ли разница в рРНК-модификациях быть следствием разных уровней малых ядрышковых РНК (мяРНК), которые отвечают за модификации. Но уровни мяРНК не коррелировали с уровнем модификации рРНК.
Далее исследователи проанализировали модификации in vitro в мышиных эмбриональных стволовых клетках, клетках-предшественниках нейронов и зрелых нейронах. В условиях in vivo и in vitro некоторые модификации были одинаковыми, другие различались.
Но могут ли рРНК-модификации помочь идентифицировать ткань? Авторы показали, что это возможно, они верно определили, принадлежит ли образец мозгу, сердцу, печени или яичкам взрослой мыши. То же показали для стадий развития. Также они определили минимальное количество прочтений, необходимых для такого анализа.
По мере развития организма некоторые сайты становятся все более метилированными. Авторы рассмотрели, можно ли их использовать для определения пролиферативного потенциала клетки. Оказалось, что по ним можно определить стадию развития. Особенно выражено различие в метилировании сайта 18S:Um355. То же было показаноin vitro на разных стадиях развития нейронов.
Авторы секвенировали всю РНК в образцах опухоли и нормальной ткани для кишечника, печени, легких и яичек. Оказалось, что нормальные и опухолевые ткани имели свои паттерны рРНК-модицикации. Ткани легких и яичек было легче различить, чем ткани кишечника и печени. В целом опухолевые ткани имели меньше модификаций. Опыты повторили на 40 образцах опухолевой и нормальной ткани легких от 20 пациентов. Образцы значительно различались, и рРНК-модификации можно было использовать для идентификации опухолевой ткани и рассматривать их в качестве биомаркеров.
Источник:
Ivan Milenkovic, et al. Epitranscriptomic rRNA fingerprinting reveals tissue-of-origin and tumor-specific signatures // Molecular Cell (2024), December 10, 2024, DOI: 10.1016/j.molcel.2024.11.014