Научниците создадоа „црна кутија“ во внатрешноста на човечката клетка
Краткотрајните реакции на клетките често оставаат молекуларни траги што исчезнуваат пред научниците да успеат да ги истражат. Новата вештачка органела овозможува молекулите на РНК да се зачуваат во живи клетки во текот на неколку дена. Така станува можно да се реконструираат настани од минатото на клетката, наместо да се гледа само нејзината моментална состојба.
In This Article:
- РНК исчезнува пред да се прочита минатото на клетката
- Клетката може да ги покаже последиците, но не и настаните што им претходеле
- Од CRISPR запис во бактерии во 2018 до „TimeVault“ во 2026
- „Recordanelle“ се закачува за митохондриите и собира РНК
- Опашката на информативната РНК станува влезна врата во архивата
- По 20 часа црвен сигнал и два дена тишина трагата останала
- Интерферон-бета оставил антивирусен потпис во вештачката органела
- Архивата не ја урнала клетката, но не е невидлива
РНК исчезнува пред да се прочита минатото на клетката
Во внатрешноста на клетката активноста на гените постојано се менува. Едни се активираат како одговор на надворешни влијанија или сигнали од соседните ткива, а други го прекинуваат своето дејство. Овие краткотрајни промени можат да ја одредат понатамошната судбина на клетката, но нивните траги често исчезнуваат пред да биде возможно да се направи анализа. Обично активноста на гените се истражува според информативните, односно матричните РНК, кои служат како шаблон за производство на протеини. Но молекулите на РНК постепено се разградуваат. Затоа нивниот состав најчесто ја покажува сегашната состојба на клетката и дава само ограничен увид во она што се случило претходно.
Клетката може да ги покаже последиците, но не и настаните што им претходеле
Ако клетката го променила своето однесување по кратко влијание, подоцнежното мерење може да ги покаже последиците. Но тоа не мора да ги открие молекуларните настани што се случиле пред промената. Токму тука се појавува потребата од внатрешен записник: систем што не ја снима само сегашноста, туку задржува дел од сигналите што би исчезнале пред научниците да ги забележат.
Од CRISPR запис во бактерии во 2018 до „TimeVault“ во 2026
Научниците претходно предлагаа овој проблем да се реши со молекуларни регистратори. Во 2018 година беше создадена програма што запишува фрагменти од РНК во ДНК на бактериите, користејќи го механизмот CRISPR. Во 2026 година друга група научници го опиша системот „TimeVault“ – вештачки протеински честички за складирање на РНК во клетките на цицачите. Новиот пристап оди поинаку: наместо да се потпира на истата градба, тој создава посебна органела за архивирање во самата клетка.
„Recordanelle“ се закачува за митохондриите и собира РНК
Биолозите сега понудија интрацелуларен архив со поинаква градба, наречен „recordanelle“ („органела за запишување“). Основата на оваа конструкција е специјално составен протеин изграден од три функционални дела. Едниот дел го прицврстува за надворешната површина на митохондриите, вториот помага во формирањето на групацијата, а третиот се врзува со молекулите на РНК. Како резултат на тоа, во живата клетка се образува вештачка структура што ги собира молекулите и ги заштитува од разградување. Резултатите од ова истражување ги објави престижното научно списание „Nature Biotechnology“.
Опашката на информативната РНК станува влезна врата во архивата
За да ги заробат информативните РНК, научниците искористиле протеински сегмент што препознава карактеристична опашка на крајот од овие молекули. Поврзувањето со митохондриите подоцна овозможува архивата да се издвои заедно со нив. Потоа може да се одредат низите на акумулираните РНК и да се прочитаат зачуваните пораки што клетката ги носела во себе.
По 20 часа црвен сигнал и два дена тишина трагата останала
Различните варијанти на системот биле тестирани на HEK293T – широко користена лабораториска линија на човечки клетки – и биле споредени со контролни култури. Најпрво, истражувачите употребиле контролиран сигнал. Во текот на 20 часа додавале супстанција што го активирала генот за црвен флуоресцентен протеин, а потоа го отстранувале стимулаторот. По два дена, соодветната РНК се уште се откривала благодарение на архивата. Во контролните услови, трагите од ова активирање веќе целосно исчезнале.
Интерферон-бета оставил антивирусен потпис во вештачката органела
Потоа системот бил испитан при реакција на интерферон-бета – сигнален протеин што учествува во антивирусната заштита и го активира дејството на голем број гени. Кога влијанието било прекинато, архивата ги зачувала молекуларните траги на одговорот. Со тоа, научниците покажале дека „recordanelle“ не бележи само вештачки лабораториски сигнал, туку може да задржи и траги од биолошки важна реакција.
Архивата не ја урнала клетката, но не е невидлива
Во условите на експериментите, истражувачите не забележале суштинско нарушување на виталноста на клетките или работата на митохондриите. Сепак, тие истакнаа дека самиот регистратор неизбежно се меша во клеточните процеси. Дополнително, при делбата на клетките старите записи се губеле побрзо. Затоа времетраењето на складирањето зависи од состојбата на клетките. „Црната кутија“ во клетката не е совршен сведок, но отвора нов начин да се види она што досега исчезнувало премногу брзо.