Американські та ізраїльські дослідники виявили новий шлях метилування матричної РНК (мРНК), який служить епігенетичним маркером, що регулює експресію генів. Результати роботи опубліковані в журналі.
Мова йде про мРНК з аденозином, метильованим по атому азоту в першому положенні (N1-метиладенозином, m1A). Він незвичайний тим, що при нормальному рН має позитивний заряд (інші азотисті підстави не заряджені) і не може утворювати комплементарні зв'язки. Наявність m1A було показано в транспортній РНК (тРНК), де він необхідний для формування правильної третинної структури молекули. У мРНК і ДНК таке метилування спостерігалося під дією алкілюючих агентів і свідчило про пошкодження цих нуклеїнових кислот. Вивчення m1A ускладнене, оскільки в лужних умовах він шляхом перегрупування Дімрота перетворюється на широко поширений епігенетичний маркер N6-метиладенозин (m6A).
Вчені з Чикаго, Тель-Авіва і Рамат-Гана розробили метод стабілізації, який знижує рівень перетворення в m6A до менш ніж 10 відсотків. Вони також використовували радіоактивне маркування при проведенні мас-спектрометрії, що дозволило їм провести кількісний аналіз m1A у всій клітці і з'ясувати її розташування в молекулі мРНК.
Виявилося, що, хоча m1A зустрічається в рази менше, ніж m6A, він присутній в тисячах транскриптів. Причому в більшості молекул мРНК він зустрічається тільки в ділянках, багатих гуаніном і цитозином і пов'язаних з термодинамічною стабільністю вторинної структури макромолекули. Подальший аналіз показав, що частка мРНК, яка містить m1A, корелює з рівнем експресії генів. Крім того, така мРНК відрізняється великим числом ділянок, що ініціюють альтернативну трансляцію. У підсумку метильована мРНК виробляє в 1,7 рази більше білка, ніж неметильована.
Експерименти на культурах клітин показали, що в різних стресових умовах рівень m1A може змінюватися. Тобто цей нуклеотид є динамічною модифікацією, що відіграє роль у відповіді на стрес і клітинні сигнальні процеси.
Отримані дані дозволяють припустити, що m1A може бути як наслідком пошкодження мРНК алкілюючими агентами, так і корисним епігенетичним маркером залежно від його розташування в молекулі, відзначають стенфордські хіміки Анна Кетріс (Anna Kietrys) і Ерік Кул (Eric Kool), які не брали участі в дослідженні.
Епігенетична регуляція фенотипу не зачіпає нуклеотидні послідовності генів, впливаючи лише на їх експресію. Вона може відбуватися шляхом метилювання нуклеїнових кислот, модифікації білків-гістонів і деякими іншими способами.