Rola edycji RNA w rozwoju danio pręgowanego

Centralny dogmat biologii molekularnej i edytowanie RNA. Źródło Wikipedia na licencji Creative Commons (autor: Michał Sobkowski). Zmodyfikowane przez Leszek Pryszcz.

Edytowanie RNA (zwane również redagowaniem RNA) jest to proces potranskrypcyjnych zmian w RNA. Jako taki, proces ten zaprzecza centralnemu dogmatowi biologii molekularnej o transferze informacji z genu (DNA), poprzez transkrypt (RNA) do białka (Fig. 1). Poszczególne zasady azotowe RNA mogą ulegać insercji (dodaniu), delecji (usunięciu), lub też mogą być zamieniane w inne zasady poprzez deaminację np. adenozyna w inozynę (A → I) lub cytydyna w uracyl (C → U). Za katalizowanie tego procesu u kręgowców odpowiedzialne są enzymy z dwóch rodzin: ADAR i APOBEC.

Edytowanie RNA zostało po raz pierwszy opisane w latach 80. XX wieku. Rola tego procesu została scharakteryzowana dla wielu gatunków zwierząt i roślin. Wiemy, że ma on wpływ zarówno na fizjologię jak i zachowanie zwierząt od owadów po ssaki. Dodatkowo, proces ten jest jednym z mechanizmów obronnych przeciwko wirusom RNA oraz ekspansji elementów mobilnych (tj. retrotranspozony Alu) występujących między innymi w ludzkim genomie.

W swoich badaniach skupiam się na poznaniu funkcji edycji RNA we wczesnym rozwoju zarodkowym kręgowców. Mechanizm ten badamy przy użyciu ryby, danio pręgowanego (Danio rerio), która jest jednym z modeli rozwoju kręgowców ze względu na łatwość utrzymania dorosłych osobników oraz możliwość uzyskania zarodków w dużych ilościach. Białka z rodziny ADAR występują zarówno w komórce jajowej, jak i przez cały rozwój zarodkowy ryby. Co ciekawe, brak tego białka powoduje znaczne zaburzenia we wczesnym rozwoju ryby (Fig. 2). Zmiany są widoczne już po trzech godzinach od zapłodnienia, a embriony, u których to białko jest zaburzone nie przeżywają pierwszego dnia.

Edytowane zasady azotowe RNA można wykrywać porównując sekwencję transkryptów i genów z których powstały przy użyciu sekwencjonowania nowej generacji (NGS). Tym sposobem udało nam się scharakteryzować transkrypty, które są edytowane przez ADAR. Wiele z nich, to kluczowe regulatory wczesnego rozwoju odpowiadające między innymi za poprawne definiowanie przedniej i tylnej osi ciała. Szczegółowe poznanie roli edycji RNA we wczesnym rozwoju kręgowców przyczyni się do lepszego zrozumienia regulacji ekspresji genów w rozwoju zarodkowym.

Swoje badania prowadzę na co dzień w Laboratorium Genomiki Danio Pręgowanego w MIBMiK w Warszawie prowadzonego przez dr Cecilię Winata. Staż w programie POLONEZ, oprócz dostępu do najnowszych technik biologii molekularnej i rozwoju osobistego, umożliwił mi współpracę z naukowcami z całego świata.

dr Leszek Pryszcz

fot. Michał Łepecki

Nauką jest zafascynowany od wczesnych lat młodzieńczych. Po ukończeniu licencjatu z biotechnologii na Uniwersytecie Śląskim w Katowicach, wyjechał do Wielkiej Brytanii, gdzie w 2009 r. otrzymał z wyróżnieniem tytuł magistra z bioinformatyki na University of York. Jednak prawdziwy początek przygody naukowej to etap doktoratu. W 2009 r. otrzymał prestiżowe stypendium `la Caxia` na studia doktoranckie na Uniwersytecie Pompeu Fabra w Barcelonie. Projekt doktorancki zrealizował w Laboratorium Genomiki Komparatywnej u dr Toni Gabaldón, w renomowanym Centre for Genomic Regulation (CRG). W 2015 r. rozpoczął pracę w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, gdzie od 2017 r. realizuje projekt finansowany w konkursie POLONEZ 1.

Oprócz nauki jest bardzo zaangażowany w dzielenie się wiedzą i umiejętnościami ze środowiskiem naukowym. Jest założycielem #NGSchool, organizacji non-profit, która od 2016 r. organizuje kursy i szkoły letnie z bioinformatyki.

Data publikacji: 15.11.2018