Identification of a novel circular RNA specific to the bovine placenta from the pregnancy-associated glycoprotein gene

Die unsichtbare Bibliothek und die winzigen Schwämme

Stellen Sie sich vor, Ihr Körper sei eine geschäftige Stadt, und in jeder Zelle gibt es eine riesige Bibliothek namens Zellkern. Diese Bibliothek enthält die Blaupausen für den Bau von allem, was Sie ausmacht, geschrieben in einer Sprache namens DNA. Normalerweise erstellt die Stadt, wenn sie etwas bauen muss, eine Fotokopie einer Blaupause, die mRNA genannt wird. Diese Kopie ist eine gerade Textlinie, die an die Baustelle geschickt wird, um ein Protein zu bauen. Aber Wissenschaftler haben eine seltsame Wendung in dieser Geschichte entdeckt: Manchmal nimmt die Zelle die Enden dieser geraden Kopien und klebt sie zusammen, um einen perfekten Kreis zu bilden. Diese werden als zirkuläre RNAs (oder circRNAs) bezeichnet. Da sie geschlossene Kreise ohne lose Enden sind, sind sie extrem robust und werden nicht so leicht abgebaut wie die geraden Kopien.

Warum kümmert das überhaupt jemanden? Nun, innerhalb der Zelle gibt es auch winzige „Radiergummis“ namens microRNAs (miRNAs). Diese Radiergummis finden normalerweise bestimmte Anweisungen und löschen sie, wodurch die Herstellung bestimmter Proteine gestoppt wird. Aber zirkuläre RNAs können wie Schwämme wirken. Wenn eine zirkuläre RNA die richtige Form hat, kann sie diese Radiergummis aufsaugen und so verhindern, dass sie die wichtigen Anweisungen löschen. Das bedeutet, dass die Zelle kontrollieren kann, wie viel von einem Protein gebaut wird, indem sie mehr oder weniger dieser schwammartigen Schleifen besitzt. Dies ist eine große Sache für das Verständnis, wie das Leben funktioniert, insbesondere an Oralsen wie der Plazenta, dem vorübergehenden Organ, das ein Baby ernährt, während es im Mutterleib wächst. Wissenschaftler wollen wissen, ob diese zirkulären Schwämme der Plazenta helfen, ihre Aufgabe zu erfüllen, aber bis jetzt hatten wir keine gute Karte darüber, was in einer Kuhplazenta herumschwirrt.

Das Geheimnis der Kuhplazenta-Schleife

In dieser Studie beschlossen Forscher der Universität Iwate, einen tiefen Einblick in die Plazenta von Kühen während der frühen Stadien der Trächtigkeit zu nehmen. Sie wollten sehen, welche Arten von zirkulären RNAs dort herumhängen und ob irgendwelche davon besonders für die Plazenta sind. Denken Sie daran wie beim Scannen einer Bibliothek, um zu sehen, welche Bücher in den Regalen stehen. Sie nahmen Gewebeproben von Kühen etwa 65 Tage nach der Befruchtung und nutzten Hochtechnologie-Sequenzierung, um jede einzelne zirkuläre RNA zu finden, die sie finden konnten.

Die Ergebnisse waren ein wenig wie das Finden einer Schatzkiste voller 13.958 verschiedener zirkulärer RNAs! Die meisten dieser Schleifen wurden aus Teilen von Genen gemacht, die normalerweise für Proteine kodieren, und sie waren meistens zwischen 300 und 600 Buchstaben lang. Das Team wählte die beliebtesten heraus, um zu prüfen, ob es sich wirklich um zirkuläre Schleifen handelte und nicht nur um Fehler. Sie verwendeten ein spezielles Enzym namens RNase R, das wie ein Schredder für gerade Linien wirkt, aber keine Kreise schneiden kann. Wie erwartet wurden die geraden Gene geschreddert, aber die zirkulären überlebten, was bewies, dass es sich tatsächlich um robuste Schleifen handelte.

Als sie jedoch untersuchten, wo diese populären Schleifen lebten, fanden sie etwas etwas Langweiliges: Diese Schleifen waren überall. Sie waren in der Leber, dem Herzen, der Lunge und der Muskulatur, genau wie ihre Eltern-Gene. Sie waren nicht einzigartig für die Plazenta, also waren sie wahrscheinlich nicht die „Spezialagenten“, die sich die Wissenschaftler für die Funktion der Plazenta erhofft hatten.

Die eine besondere Schleife

Dann fanden das Team eine Nadel im Heuhaufen. Sie suchten nach zirkulären RNAs, die von Genen stammten, die bekanntlich spezifisch für die „Trophoblasten“-Zellen der Plazenta sind (die Arbeiter, die die Plazenta aufbauen). Sie fanden drei Kandidaten, aber zwei von ihnen bestanden den Test nicht ganz. Eine jedoch, bta_circ_2423, war die echte Sache.

Diese spezifische zirkuläre RNA stammte von einem Gen namens PAG4 (Pregnancy-Associated Glycoprotein 4). Die Forscher bewiesen, dass es ein echter Kreis ist, und stellten vor allem fest, dass es nur in der Plazenta vorkommt. Man würde es nicht in der Leber oder Haut der Kuh finden; es war ein exklusiver Bewohner der Plazenta. Sie verfolgten auch seine Popularität im Zeitverlauf. Es war in der frühen Trächtigkeit ruhig, wurde in der Mitte der Trächtigkeit sehr laut und abundant und beruhigte sich etwas später wieder. Dieses Timing deutet darauf hin, dass es etwas Wichtiges tun könnte, genau dann, wenn das Baby schnell wächst.

Der Schwamm-Effekt

Was macht diese spezielle Schleife also? Die Forscher nutzten Computerprogramme, um die Form von bta_circ_2423 zu untersuchen, und fanden heraus, dass sie wie ein perfekter Schwamm für drei spezifische microRNAs aussieht: bta-miR-183, bata-miR-197 und bta-miR-3596.

Wenn diese microRNAs die „Radiergummis“ sind, die Gene daran hindern zu arbeiten, dann ist bta_circ_230 der Schwamm, der sie auffängt. Indem sie diese aufsaugt, lässt die Schleife andere wichtige Gene möglicherweise aktiv bleiben. Die Computeranalyse deutete darauf hin, dass die Gene, die diese microRNAs normalerweise kontrollieren, an großen Aufgaben beteiligt sind wie dem Transport von Stoffen über Zellmembranen, dem Stoffwechsel (wie der Körper Energie nutzt) und sogar dem Immunsystem. Da die Plazenta ein Gleichgewicht halten muss zwischen der Fütterung des Babys und dem Schutz vor Infektionen, könnte diese „Schwamm“-Aktivität ein entscheidender Teil davon sein, die Schwangerschaft gesund zu halten.

Was das bedeutet

Die Studie hat nicht exakt bewiesen, wie diese Schleife der Kuh hilft, aber sie hat definitiv einen neuen Akteur auf dem Spielfeld gefunden. Es ist das erste Mal, dass Wissenschaftler eine zirkuläre RNA identifiziert haben, die spezifisch für die Kuhplazenta ist und mit einem Gen verknüpft ist, das nur dort arbeitet. Die Forscher schlagen vor, dass diese Schleife der Funktion der Plachtenta helfen könnte, indem sie als Schwamm für microRNAs dient, geben aber zu, dass weitere Experimente nötig sind, um genau zu sehen, wie sie im wirklichen Leben funktioniert. Für den Moment wissen wir, dass die bovine Plazenta eine einzigartige, robuste kleine Schleife besitzt, die nur dort herumhängt, bereit, zelluläre Nachrichten aufzusaugen und vielleicht einem Baby beim Wachsen zu helfen.