Новое исследование подтверждает сообщения о мембранно-связанных молекулах РНК и указывает на их роль в миграции нейтрофилов.
Считается, что РНК это молекула, которая не выходит из дома, уютно устроившись внутри клетки. Поэтому, когда молекулы РНК были обнаружены на поверхности нескольких типов клеток, исследователи задались вопросом, какой цели они могут служить. Недавнее исследование выявило одну из их функций: привлечение иммунных клеток к воспаленным тканям.
Опубликованное в прошлом месяце в журнале Cell исследование группы специалистов Йельского университета под руководством генетика Цзюнь Лу описывает, как РНК на поверхности клеток помогает нейтрофилам прикрепляться к эндотелиальным клеткам и проникать в ткани. Удаление этих молекул не позволяет иммунным клеткам достигать воспалительных участков у мышей, что подчеркивает их роль в реакции иммунной системы на потенциальные угрозы. После того как они так долго оставались загадкой, отрадно, что исследователи обращают внимание на функции клеточных РНК, отметила Каролин Бертоцци, биохимик из Стэнфордского университета, которая не принимала участия в новом исследовании. "Я очень рада, что эта группа начала рассматривать их как потенциальный медиатор нейтрофилов".
Доказательства существования РНК на поверхности клеток впервые появились в 2020 году, когда они были обнаружены на иммунных клетках в крови человека. В следующем году группа Бертоцци обнаружила эти молекулы на поверхности раковых и стволовых клеток, где они соединены с цепочкой углеводов. Подобно гликопротеинам и гликолипидам, эта новая категория молекул, получившая название гликоРНК, связывается с иммунными рецепторами, что указывает на потенциальные иммунорегуляторные функции.
Когда Лу наткнулся на эти работы, он отнесся к ним со здоровой долей скептицизма. В конце концов, рассуждал он, любая незащищенная РНК должна быть разорвана РНКазами, ферментами, разрушающими РНК, которые бродят в плазме крови. "Я задавался вопросом, как это вообще возможно? В то время к нам в лабораторию пришел один постдок, и мы предложили ему потратить два месяца на то, чтобы доказать, что они ошибаются, а потом заняться чем-то другим", - с улыбкой рассказывает Лу.
Его группа начала с использования химического маркера под названием биотин для маркировки любых углеводных цепочек, присутствующих на поверхности нейтрофилов, помечая гликопротеины, гликолипиды и - потенциально - гликоРНК. Не разрывая клеточной мембраны, они очистили РНК из меченых клеток, а затем применили РНКазу в концентрациях, значительно превышающих те, которые обычно встречаются в человеческом организме. Если фермент уменьшал биотиновый сигнал, значит какие-то углеводы на клетках должны были быть связаны с внеклеточной РНК. К удивлению Лу, сигнал исчез, что подтвердило наличие гликоРНК на поверхности клеток.
Если гликоРНК выполняют те же функции, что и гликопротеины и гликолипиды, они могут помочь иммунным клеткам добраться до очагов воспаления. Чтобы проверить это, исследователи окрасили некоторые нейтрофилы в красный цвет и разрушили их внеклеточные гликоРНК с помощью РНКазы. Другие нейтрофилы были окрашены в зеленый цвет, но при этом их поверхностные РНК остались нетронутыми. После введения окрашенных клеток мышам с воспалением брюшной полости сотрудники Лу обнаружили, что клетки, лишенные гликоРНК, с меньшей вероятностью достигнут желудка.
Чтобы проникнуть в ткани, нейтрофилы должны сначала зацепиться за внешние клетки, а затем пройти через несколько клеточных слоев. Лу заинтересовало, участвуют ли гликоРНК в обоих этапах этого процесса, поэтому его сотрудники поместили нейтрофилы на одну сторону культивируемого эндотелиального слоя, а хемоаттрактант - на другую. Иммунные клетки, лишенные гликоРНК, показали in vitro меньшую адгезию и миграцию через слой клеток. Без эндотелиального барьера клетки мигрировали нормально, что говорит о том, что гликоРНК не влияют на подвижность клеток.
Чтобы выяснить, как гликоРНК нейтрофилов опосредуют прикрепление к эндотелиальным клеткам, исследователи разделили молекулу на углеводный и РНК-компоненты. Насыщение той же системы клеточных культур гликанами блокировало миграцию иммунных клеток через эндотелиальный слой, в то время как насыщение РНК не оказывало никакого влияния. Полученные результаты позволили предположить, что, подобно другим гликоконъюгатам, часть гликана прикрепляется к эндотелиальным клеткам, а РНК привязывает углевод к мембране. По словам исследователей, фактическая последовательность РНК - по крайней мере, в данном контексте - не так важна. "Возможно, в функции, основанной на последовательности, тоже есть скрытый смысл", - говорит Лу. "Это только верхушка айсберга".
Исследователи задались вопросом, возникают ли гликоРНК внутриклеточно или из захваченных фрагментов, высвобождаемых внеклеточно умирающими клетками. Чтобы выяснить это, они снова пометили группы нейтрофилов красными или зелеными метками. Затем они химически пометили гликоРНК только на зеленых клетках. После совместного культивирования клеток в течение трех дней ученые обнаружили химические метки только на зеленых клетках, что говорит о том, что РНК вырабатывается внутри организма, а не поступает из внешней среды.
При секвенировании молекул гликоРНК были обнаружены совпадения с рибосомальной РНК, трансферной РНК и малыми нуклеолярными РНК, что позволяет предположить, что они могут быть перепрофилированными фрагментами некодирующих нуклеиновых кислот. Однако правила, определяющие, какие фрагменты РНК оказываются на мембране и как они защищены от деградации, пока неясны.
Эти вопросы специалисты из Йельского университета надеются решить в дальнейшей работе. Исследователи также планируют изучить, изменяется ли экспрессия гликоРНК при различных заболеваниях. Но из-за отсутствия методов обнаружения в режиме реального времени это будет экспериментально сложно. "Прежде чем мы сможем ответить на многие из этих вопросов, необходимо усовершенствовать методики", - говорит Лу.
