اهمیت انعطاف‌پذیری تکاملی RNAهای بلند غیررمزگذار

RNAهای بلند غیر‌رمزگذار با طولی بیش از ۲۰۰ نوکلئوتید، در ژنوم یوکاریوت‌ها به میزان بالایی رونویسی می‌شوند و نقش‌های مهمی در بیان ژن‌ها و فرایندهای مختلف سلولی دارند. برخلاف توالی‌های حفاظت‌شده‌ی RNAهای پیام‌رسان، RNAهای بلند غیر‌رمزگذار به‌طور کلی محدودیت کمتری برای ثابت ماندن توالی اولیه دارند و با سرعت بسیار بیشتری نسبت به RNAهای رمزگذار تکامل می‌یابند. حفظ‌‌شدگی RNAهای بلند غیررمزگذار در مراحل مختلفی از توالی اولیه، ساختار اگزونی، محل قرارگیری در ژنوم تا مکانیسم عملکردی آن رخ می‌دهد.

تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر CHEN Lingling از انستیتوی بیوشیمی و زیست‌شناسی سلولی آکادمی علوم شانگهای، کشف کردند که پردازش‌های متفاوت ارتولوگ‌های RNAهای بلند غیررمزگذار، باعث می‌شود که محل قرارگیری درون سلولی این RNAها در سلول‌های بنیادی جنینی انسانی و موشی متفاوت باشد. این امر همچنین باعث واگرایی عملکردی آن‌ها در زمینه تنظیم پرتوانی در بین گونه‌ها می‌شود.

این یافته‌ها در مجله Cell به چاپ رسیدند و بیان کردند که RNAهای بلند غیررمزگذار حفاظت‌شده، می‌توانند از طریق پردازش و جایگیری سلولی غیر حفاظت‌‌شده به تکامل عملکردی خود برسند. با بررسی نمونه‌های سیتوپلاسمی و هسته‎ای RNAهای سلول‌های بنیادی جنینی انسانی و موشی، محققان الگوهای متفاوتی از جایگیری‌های سلولی RNAهای بلند غیررمزگذار که از نظر توالی و مکان ژنومی حفاظت شده‌اند در این دو سلول مختلف ارائه دادند و نشان داده شد که بخش قابل توجه و بیشتری از RNAهای بلند غیررمزگذار در سلول بنیادی جنینی انسان نسبت به سلول‌های موشی پردازش شده و به سیتوپلاسم منتقل می‌شوند. این امر به نظر می‌رسد که برای پرتوانی سلول بنیادی جنین انسانی، بسیار پراهمیت است.

رونوشت ۱ آنتی‌سنس (FOXD3 (FAST یک RNA بلند غیررمزگذار حفاظت‌شده از نظر مکان قراگیری در ژنوم می‌باشد که از نظر فرایند پردازش و جایگیری در سلول، حفاظت‌شده نیست. در سلول بنیادی جنینی انسان، رونوشت FAST قراگرفته در سیتوپلاسم به دامنه تکراری WD40 در محل E3 پروتئین یوبیکوئیتین لیگاز β-TrCP متصل شده و از تجزیه‌ی β-catenin جلوگیری می‌کند، این امر منجر به فعال شدن مسیر سیگنالینگ Wnt می‌شود، که این مسیر برای پرتوانی سلول‌های بنیادی جنینی انسان مورد نیاز است. این در حالی است که نسخه‌ی موشی Fast در سلول بنیادی جنینی موش درون هسته باقی می‌ماند و برای خودنوزایی سلول ضروری نیست.

محققان همچنین یک فاکتور اصلی پردازش به نام پپتیدیل‌پرولیل ایزومراز (E (PPIE را یافتند که مسئول این پردازش متمایز RNAهای بلند غیررمزگذار در گونه‌های مختلف است. PPIE در سلول‌های بنیادی جنینی موش به میزان زیادی بیان می‌شود و پردازش و خروج از هسته‌ی خیلی از RNAهای بلند غیررمزگذار مثل Fast را مهار می‌کند در مقابل بیان پایین PPIE در سلول بنیادی جنینی انسان و میمون باعث می‌شود FAST به طور کارآمدی برش بخورد، از هسته خارج و وارد سیتوپلاسم شود، جایی که باعث تقویت ویژگی خودنوزایی سلول بنیادی می‌گردد.

آنالیزهای مرتبط با حفظ‌شدگی RNAهای بلند غیررمزگذار نشان می‌دهد که آن‌ها به سرعت تکامل پیدا می‌کنند. حفاظت کمتر و تغییر تکاملی سریع‌تر RNAهای بلند غیررمزگذار، تشریح عملکرد و مکانیسم عمل آن‌ها را دشوار می‌کند. محل قرارگیری آن‌ها در سلول بسیار برای عملکردشان مهم است. در سلول‌های بنیادی جنینی موش و انسان، حفاظت‌شده‌ترین RNAهای بلند غیررمزگذار، الگوهای جاگیری سلولی مشخص و متمایزی در مقایسه با RNAهای پیام‌رسان حفاظت‌شده نشان می‌دهند. مهم تر از همه اینکه پردازش و جاگیری‌های متفاوت RNAهای بلند غیررمزگذار محافظت‌شده منجر به عملکردهای متفاوت در سلول‌های بنیادی جنینی مشتق شده از میمون و انسان نسبت به سلول بنیادی جنینی موش می‌شود، که این مسئله درک جدیدی از تکامل سریع RNAهای بلند غیر رمزگذار به ما می‌دهد وانعطاف پذیری تکاملی آن‌ها می‌تواند از الگوها و برنامه‌های بیانی گونه ویژه پشتیبانی کند.