Ученые раскрывают функции загадочных органелл в стрессовой реакции

Стресс - это нормальная реакция на физические и эмоциональные стимулы, особенно когда люди сталкиваются с изменениями в своей жизни. Хотя это нормальное чувство, длительный стресс может привести к целому ряду заболеваний. 

На протяжении десятилетий ученые изучают стрессовую реакцию организма и то, как она влияет на общее состояние здоровья. Теперь команда исследователей из Университета Хоккайдо, начала раскрывать функции загадочных органелл в ядре, называемых ядерными стрессовыми телами, и как они связаны со стрессом. Они обнаружили, что некодирующая РНК играет новую роль в тонкой настройке экспрессии генов во время восстановления после стресса, причем дополнительную информацию о тайне ученые изучают уже около трех десятилетий.

В исследовании, которое было опубликовано в журнале EMBO, воздействие химического или теплового стресса на клетки привело к образованию ядерных напряженных тел. С другой стороны, когда весь стресс прошел, и условия вернулись к нормальным, органеллы способствуют удержанию сегментов РНК, называемых интронами.

В организме многие биологические функции и процессы регулируются удержанием интронов, что включает в себя деление клеток, предотвращение накопления поврежденной ДНК, обучение и память, рост опухоли и реакцию на стресс. Эти ядерные тела стресса также ответственны за сборку типа длинной некодирующей РНК в ответ на химический и тепловой стресс.

Команда исследователей, в которой некоторые являются экспертами в области некодирующих РНК, которые являются молекулами, скопированными из ДНК, но не были переведены в белки, и они изучали различные функции ядерных стресс-тел, отключая длинные некодирующие РНК, следовательно, удаляя их из клеток человека.

Кроме того, исследователи обнаружили, что когда они удалили ядерные тела стресса, это привело к серьезному подавлению удержания интрона во время восстановления стресса. Результаты их находок проливают свет на то, как эти ядерные стресс-тела помогают в восстановлении стресса, когда они присутствуют.

Другие результаты исследования показали, что тепловой стресс при температуре около 42°C привел к деф-фосфорилированию факторов среза, названных SRSFs, что приводит к образованию зрелых молекул РНК и удалению некоторых интронов. В то же время, де-фосфорилированные SRSFs были объединены в ядерных стрессовых телах. Когда клетки смогли вернуться к нормальной температуре тела при 37°С, ядерные стрессовые тела, являющиеся уникальными субъядерными органеллами, которые формируются в ответ на тепловой удар, получают фермент для повторного фосфорилирования SRSFs, который, в свою очередь, резко восстанавливает удержание интрона до нормального уровня.

Считается, что в стрессовых клетках ядерные стрессовые тела участвуют в быстром и преходящем перепрограммировании экспрессии генов через различные механизмы, такие как захват факторов транскрипции и сплайсинга, а также ремоделирование хроматина.

"Ядерные стрессовые тела, вероятно, функционируют для тонкой настройки экспрессии генов, быстро восстанавливая надлежащие уровни Интрон-удерживающих РНК-мессенджеров, когда клетка восстанавливается после стресса", - поясняет Тецуро Хиросе, молекулярный биолог, в Институте генетической медицины Университета Хоккайдо.

Исследователи хотят провести дальнейшие исследования, чтобы выявить специфические эффекты удержания интрона после теплового стресса. Они также хотят глубже понять механизм, задействованный в этом процессе.

Что такое ядерные тела стресса?

Ядерные стрессовые тела, или nSBs, были впервые обнаружены в конце 1980-х гг. Позднее они были связаны с клеточным ответом на стрессоры и представляют собой преходящие субъядерные органеллы, уникальные от своих ядерных тел.

Эксперименты и исследования выявили странную и многогранную организацию nSBs, в которой они проявляются в виде высокоэлектронных плотных структур, которые чаще всего соседствуют с хроматиновыми блоками.

В прошлом основная функция nSBs была все еще неизвестна, но они, как выяснилось, редко обнаруживаются в ненапряженных клетках, и они размножаются после теплового шока.