Гены транскрибируются из ДНК в РНК, которая затем обрабатывается различными способами перед трансляцией в белки. Молекулы РНК редактируются или сращиваются, и некоторые последовательности могут быть удалены до создания окончательной молекулы РНК — мессенджера (мРНК). Сайты сплайсинга — это места в генах, где происходит это редактирование. Определенные гены имеют альтернативные сайты сплайсинга, что может привести к производству нескольких различных транскриптов мРНК из одной последовательности ДНК.
Некоторые универсальные гены могут кодировать несколько различных белков на основе их сайтов сплайсинга. Но много раз альтернативные события сплайсинга создают продукты мРНК, которые не являются функциональными или полезными для клетки; эти транскрипты обычно деградируют и устраняются. Альтернативный сплайсинг также должен регулироваться, чтобы потенциально вредные транскрипты не плавали вокруг клетки.
Однако исследователи обнаружили, что на решающей стадии развития регуляция альтернативного сплайсинга становится дикой. Ученые изучали очень ранние стадии развития эмбрионов человека, мыши и коровы, сосредоточив внимание на периоде, известном как активация зиготического генома (ZGA). В течение этого времени организм совершает переход; он переключает свою зависимость от транскриптов мРНК, оставшихся от материнской яйцеклетки, и начинает экспрессировать гены в своем собственном геноме. У людей это происходит на стадии 8 клеток, а у мышей — на стадии 2 клеток.
В этом исследовании ученые изучили все транскрипты мРНК, присутствующие в зиготах в этот момент, чтобы создать атлас событий сплайсинга. Исследователи отметили, что разнообразие транскриптов мРНК в это время было выше, чем в любом другом типе клеток, который когда-либо изучался. Как только зиготы перешли на следующую стадию развития, это разнообразие резко сократилось и вернулось к более среднему уровню.
Авторы исследования заявили, что регуляция сплайсинга временно выходит из строя на критической стадии развития, когда эмбрион начинает вырабатывать собственные мРНК и белки. Они предположили, что это целенаправленно и защищает эмбрион.
“Мы думаем, что это происходит потому, что в нашем геноме есть инструкции, которые говорят нескольким генам не выполнять свою работу на этой стадии развития”, — сказал старший автор исследования и профессор исследований ICREA Мануэль Иримия. «Клетки эмбриона портят свой сплайсинг специально, и они делают это по функциональной причине».
Исследователи также обнаружили, что реакция на повреждение ДНК была необычно медленной и в этот момент времени; потеря контроля сплайсинга повлияла на белки ответа на повреждение ДНК, разрушив их.
«Поскольку эмбрионы впервые активируют свой геном и начинают транскрибироваться, могут быть компромиссы, чтобы избежать сбоя в развитии”, — предположил соавтор первого исследования доктор Барбара Пернот, постдокторский исследователь в CRG.
