Gli organelli senza membrana (MLO), noti anche come “condensati biomolecolari”, sono formati dal processo biologico di separazione di fase liquido-liquido (LLPS). Gli MLO sono corpi altamente dinamici contenenti proteine e acidi nucleici. Mentre il ruolo delle proteine in LLPS è stato ampiamente studiato, c’è un crescente interesse nella comunità scientifica per comprendere il ruolo degli RNA – l’acido nucleico responsabile di innumerevoli funzioni biologiche tra cui la codifica, la decodifica, la regolazione e l’espressione dei geni, e in ultima analisi le proteine – in fase di separazione.
Studi recenti hanno rivelato che gli MLO sono ricchi di RNA che vengono scarsamente estratti con metodi convenzionali ma possono essere recuperati in modo efficiente utilizzando metodi migliorati come la tosatura dell’ago e il riscaldamento, una proprietà nota come semi-estraibilità. Questi RNA semi-estraibili possono essere importanti biomarcatori e bersagli farmacologici nella diagnosi e nel trattamento delle malattie. Tuttavia, pochissimi studi sono riusciti a identificare e caratterizzare questi RNA.
Per colmare questa lacuna, il dottor Chao Zeng, assistente professore alla Waseda University, in collaborazione con il dottor Michiaki Hamada della Waseda University, il dottor Takeshi Chujo della Kumamoto University e il dottor Tetsuro Hirose dell’Università di Osaka, hanno sviluppato una nuova pipeline bioinformatica per definire RNA semi-estraibili attraverso linee cellulari umane. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Ricerca sugli acidi nucleici il 19 luglio 2023.
Il team ha eseguito l’estrazione e il sequenziamento dell’RNA cellulare su cinque linee cellulari umane, vale a dire cellule A10, A549, HEK293, HeLa e HAP1. Hanno ulteriormente analizzato i dati di sequenziamento dell’RNA utilizzando vari metodi computazionali. L’analisi dell’espressione differenziale è stata eseguita tra i campioni estratti utilizzando il metodo di estrazione dell’RNA convenzionale e il metodo di estrazione migliorato. I ricercatori hanno identificato trascrizioni di RNA che erano costantemente semi-estraibili in tutte e cinque le linee cellulari. Sono state condotte anche analisi della densità ripetuta e del motivo della sequenza per esplorare i potenziali fattori che influenzano la semiestraibilità. Inoltre, i ricercatori hanno eseguito l’analisi k-mer utilizzando l’algoritmo SEEKR per classificare funzionalmente gli RNA semi-estraibili in base al loro contenuto k-mer.
Condividendo il momento clou del loro studio, Chao Zeng spiega: “Utilizzando la pipeline di analisi bioinformatica di nuova concezione, abbiamo esaminato i dati sperimentali originali da tipi di cellule umane in coltura e identificato e caratterizzato con successo 1.074 RNA semi-estraibili potenzialmente coinvolti nella formazione di cellule senza membrana a separazione di fase organelli”.
Dopo aver studiato la localizzazione degli RNA semi-estraibili nella cromatina e all’interno della cellula, il team ha scoperto che questi RNA erano arricchiti nelle regioni represse e ripetitive di eterocromatina (colorazione scura), specialmente nelle aree represse di Polycomb. All’interno delle cellule, gli RNA erano concentrati nel nucleo, compreso il nucleolo, ma dissociati dalla cromatina.
Inoltre, i ricercatori hanno ipotizzato che gli RNA semi-estraibili potrebbero potenzialmente funzionare come piattaforma per interagire con altri RNA. Per verificare la loro ipotesi, hanno confrontato gli RNA semi-estraibili con quasi 600 RNA hub che formano interazioni RNA-RNA mediate da proteine con molti altri RNA. Hanno scoperto che gli RNA semi-estraibili agivano effettivamente come hub ed erano fondamentali nella formazione delle interazioni RNA-RNA.
Un’ulteriore analisi dell’RNA semi-estraibile ha rivelato una marcata preferenza delle proteine leganti l’RNA nel legame con le regioni ricche di AU associate agli RNA. Mentre gli RNA messaggeri mostrano tipicamente le regioni ricche di AU all’estremità 3′, che regola la stabilità dell’RNA, gli RNA semi-estraibili hanno mostrato una concentrazione di regioni AU all’estremità 5′, indicando un potenziale coinvolgimento in funzioni sconosciute.
Lo studio fornisce il primo set di dati di RNA semi-estraibili attraverso le linee cellulari umane, che è una risorsa preziosa per studiare le separazioni di fase basate sull’RNA. “La futura integrazione di RNA semi-estraibili con studi di interazione dell’RNA fornirà approfondimenti sui meccanismi molecolari alla base della separazione di fase indotta dall’RNA nelle cellule”, conclude con entusiasmo Michiaki Hamada.
I risultati dello studio forniscono nuove prospettive per esplorare il coinvolgimento dell’RNA nei processi biologici come lo sviluppo e la progressione del cancro, la degradazione dell’RNA virale e le risposte allo stress cellulare e possono guidare lo sviluppo di strategie terapeutiche per il cancro e le malattie infettive.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
