Βαθιά μέσα στα νευρικά μας κύτταρα, υπάρχει ένα μόριο που δεν έχει αρχή ούτε τέλος. Αντί για μια γραμμική αλυσίδα ζευγών βάσεων, όπως είναι τυπικό για τα περισσότερα RNA, σχηματίζει μια κλειστή, δακτυλιοειδή δομή.

Γνωστά ως κυκλικά RNA (circRNA), αυτά τα μόρια είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη, τη σκέψη και τις συναπτικές λειτουργίες, αλλά η ευρεία διάδοσή τους στους νευρώνες αποτελούσε για πολύ καιρό ένα μυστήριο για την επιστήμη. Πώς παράγει ο εγκέφαλος τόσα πολλά από αυτά;

Τώρα, ερευνητές του Ινστιτούτου Max Planck στο Freiburg ανακάλυψαν έναν κρίσιμο μηχανισμό που εξηγεί την αξιοσημείωτη συχνότητα των circRNA στο νευρικό σύστημα. Η μελέτη δείχνει ότι η πρωτεΐνη ELAV λειτουργεί ως ο κύριος διακόπτης για την παραγωγή αυτών των μορίων.

Τα circRNA υπάρχουν σε όλες τις μορφές ζωής. Σχηματίζονται σε συγκεκριμένα μοτίβα κατά τη διάρκεια διαφόρων σταδίων ανάπτυξης και σε διάφορα κύτταρα – ιδιαίτερα συχνά σε κύτταρα του νευρικού συστήματος.

Αν και οι λειτουργίες τους δεν έχουν ακόμη μελετηθεί τόσο καλά όσο οι κανονικές, γραμμικές RNA, είναι ήδη γνωστό ότι τα circRNA παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του εγκεφάλου, στη σκέψη και ακόμη και σε ασθένειες όπως η νευροεκφύλιση και η εξαρτησιογόνος συμπεριφορά.

Ένας σταθερός δακτύλιος με μεγάλη επίδραση

Η δακτυλιοειδής δομή των circRNA είναι ζωτικής σημασίας για τις λειτουργίες τους, καθώς προσδίδει στα μόρια εξαιρετική σταθερότητα. Σε αντίθεση με τα γραμμικά μόρια RNA, τα circRNA δεν έχουν ανοιχτά άκρα στα οποία θα μπορούσαν να προσβληθούν από αποικοδομητικά ένζυμα.

Αυτή η μακροβιότητα τα καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλα για μόνιμες ρυθμιστικές λειτουργίες, ειδικά σε κύτταρα που δεν διαιρούνται, όπως τα νευρικά κύτταρα.

"Μπορούν να ελέγχουν τη γονιδιακή δραστηριότητα, να λειτουργούν ως σφουγγάρια για άλλα μόρια ή ακόμη και να παράγουν πρωτεΐνες. Στο εργαστήριό μας, είμαστε γοητευμένοι από αυτόν τον τύπο RNA και θέλουμε να κατανοήσουμε πώς ρυθμίζεται", λέει ο Mengjin Shi, ένας από τους πρώτους συγγραφείς της μελέτης.

Σε πειράματα με έμβρυα Drosophila, η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την Valérie Hilgers εντόπισε την γνωστή πρωτεΐνη ELAV που δεσμεύει το RNA ως βασικό παράγοντα. Στα αναπτυσσόμενα νευρικά κύτταρα, η ELAV λειτουργεί ως κεντρικός μεσολαβητής που οδηγεί στην εκτεταμένη παραγωγή circRNA.

Η πρωτεΐνη ELAV ως κύριος διακόπτης

"Όταν αφαιρέσαμε την πρωτεΐνη ELAV από τα έμβρυα των φρουτόμυγων, η παραγωγή νευρωνικών circRNA μειώθηκε κατά περισσότερο από 75%.

Αντίθετα, η εισαγωγή της ELAV σε κύτταρα που κανονικά παράγουν ελάχιστα circRNA οδήγησε σε αυξημένη παραγωγή αυτής της μοριακής ένωσης σε αυτά τα κύτταρα. Αυτό επιβεβαιώνει τον ρόλο της ELAV ως ισχυρού ρυθμιστή της έκφρασης των circRNA", συνοψίζει η Valérie Hilgers.

Η μελέτη παρέχει επίσης μια σαφή μηχανιστική εικόνα της λειτουργίας της πρωτεΐνης: το ELAV συνδέεται με το προ-mRNA, τον πρόδρομο του ώριμου RNA. Μέσω αυτής της σύνδεσης, το ELAV επιβραδύνει τη φυσιολογική διαδικασία του "γραμμικού σπλάισινγκ". Αυτό προάγει εναλλακτικά το λεγόμενο "back-splicing", μια διαδικασία κατά την οποία τα άκρα του μελλοντικού circRNA ενώνονται και σχηματίζεται έτσι ο κλειστός δακτύλιος.

"Η ανακάλυψή μας υποδηλώνει ότι τα νευρωνικά circRNA δεν είναι απλώς υποπροϊόντα της γονιδιακής έκφρασης, αλλά παράγονται σκόπιμα για να εκπληρώσουν σημαντικές λειτουργίες. Βελτιώνει την κατανόησή μας για τις μοριακές βάσεις της λειτουργίας του εγκεφάλου, δείχνοντας πώς ρυθμίζεται ένας συγκεκριμένος τύπος μορίων στους νευρώνες, δηλαδή τα circRNA. Και η ELAV παίζει σαφώς κεντρικό ρόλο σε αυτό", λέει η Valérie Hilgers.

Δεδομένου ότι πρωτεΐνες παρόμοιες με την ELAV υπάρχουν από τις μύγες μέχρι τον άνθρωπο, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν έντονα ότι ένας παρόμοιος μηχανισμός ελέγχει επίσης την παραγωγή circRNA στον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Μέσω της χειραγώγησης του ELAV ή παρόμοιων πρωτεϊνών, οι ερευνητές θα μπορούσαν ενδεχομένως να επηρεάσουν τα επίπεδα των circRNA και, ως εκ τούτου, να αναπτύξουν νέες στρατηγικές για τη μελέτη του ρόλου αυτών των μορίων στην υγεία του εγκεφάλου και στις νευροεκφυλιστικές ασθένειες.

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Ι. Βαρδακαστάνης: Το αναπηρικό κίνημα συνεχίζει να αγωνίζεται και να διεκδικεί
Ενδυνάμωση των ασθενών: Καμπάνια ευαισθητοποίησης για την ενίσχυση υιοθέτησης της περιτοναϊκής κάθαρσης στην Ελλάδα
Ποιες τροφές αυξάνουν την καλή χοληστερόλη