Аннотация:
Последнее биомедицинское исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), показывает, что избыточное накопление РНК внутри клеток может напрямую повредить функцию митохондрий, тем самым препятствуя выработке энергии клетками. Это важное открытие было сделано исследовательской группой из Школы ветеринарной медицины и биомедицинских наук Техасского университета A&M. Оно не только раскрывает новый механизм вирусной инфекции, но и открывает новую научную перспективу для понимания процесса старения и оптимизации лекарственной терапии на основе РНК.
При нормальной физиологической деятельности клеток информационная РНК (мРНК) отвечает за перенос генетических инструкций по синтезу белков и поддержанию повседневной работы клеток. Однако когда клетки заражаются членами семейства Poxviridae, такими как вирус оспы и вирус оспы обезьян, вирус начинает массово размножаться внутри клетки и производить огромное количество РНК. Предыдущие исследования обычно считали, что аномальные продукты, такие как двухцепочечная РНК, в основном используются для активации механизма иммунной защиты хозяина; но последние исследования показывают, что даже нормальная мРНК в клетках может нанести смертельный удар по клеткам, если она накапливается чрезмерно и не может быть разложена во времени.
Экспериментальные данные показывают, что избыток РНК может напрямую вызывать физическое и функциональное повреждение митохондрий, «энергетической фабрики» клетки. Чтобы проверить, не зависит ли это повреждение от реакции иммунной системы, исследователи провели эксперименты ex vivo: добавление избытка РНК в среду, содержащую только изолированные митохондрии, по-прежнему приводило к снижению функции митохондрий. Исследовательская группа предполагает, что это может быть связано с большим скоплением отрицательно заряженных молекул РНК вокруг митохондрий под электронной микроскопией, нарушающим потенциальный баланс, необходимый для преобразования энергии митохондриями.
Это открытие показывает, почему многие вирусы обладают чрезвычайно эффективными собственными механизмами очистки РНК. Для вирусов, выживание которых зависит от клеток-хозяев, если клетки-хозяева погибают преждевременно из-за истощения энергии, процесс репликации вируса также будет вынужден прерваться. Таким образом, вирус поддерживает общее количество РНК в клетке в состоянии динамического равновесия, разрушая часть своей собственной и РНК хозяина, чтобы гарантировать, что клетка-хозяин может продолжать обеспечивать энергетическую поддержку для своей репликации.
Исследователи отметили, что этот результат показывает, что механизм деградации РНК внутри клеток не только берет на себя функции регуляции экспрессии генов и предупреждения иммунной системы, но также является ключевым барьером для поддержания баланса клеточного энергетического метаболизма. Подтверждение этого механизма не только помогает объяснить, почему вирусная инфекция может вызвать серьезное повреждение клеток и утомление тканей, но также напоминает научному сообществу, что при разработке новых мРНК-вакцин или методов лечения РНК-интерференцией необходимо строго оценивать дозировку, чтобы избежать потенциальных побочных эффектов, таких как истощение клеточной энергии, вызванное искусственным введением избыточного количества РНК.
Комментарии