Ученые улучшили свое понимание новой формы межклеточной коммуникации, основанной на внеклеточной РНК (exRNA). РНК, молекула, которая, как думали, существует только внутри клеток, теперь, как известно, также существует вне клеток и участвует в системе межклеточной связи, которая доставляет сообщения по всему организму. Чтобы лучше понять эту систему, Консорциум внеклеточной РНК-связи Национального фонда здравоохранения США, в состав которого входят исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора, создал ресурс exRNA Atlas, первый подробный каталог человеческих экзРНК в жидкостях организма. Они также разработали доступные в сети вычислительные инструменты, которые другие исследователи могут использовать для анализа exRNAs на основе своих собственных данных. Исследование, опубликованное в журнале Cellпредставляет первую «карту местности», которая позволит ученым изучить потенциальную роль, которую exRNA играет в здоровье и болезнях.
«Около 10 лет назад ученые начали открывать новую систему связи между клетками, которая опосредуется exRNA», — сказал соответствующий автор доктор Александр Милосавлевич, профессор молекулярной и человеческой генетики и со-директор Центра вычислительных и интегративных биомедицинских исследований в Бейлоре. Медицинский колледж. «Система, кажется, работает в нормальных физиологических условиях, а также при таких заболеваниях, как рак».
Лаборатория Милосавлевича работала с другими членами Консорциума внеклеточной РНК-коммуникации, чтобы проанализировать экзРНК человека из 19 исследований. Вскоре они поняли, что система была значительно более сложной, чем первоначально предполагалось. Из-за непредвиденной сложности существующие лабораторные методы не смогли воспроизводимо выделить экзРНК и их носители. Чтобы помочь создать первую карту этой сложной системы коммуникации, Милосавлевич и его коллеги использовали вычислительные инструменты для деконволюции сложных экспериментальных данных. Деконволюция относится к математическому методу и вычислительному алгоритму, который разделяет сложную информацию на компоненты, которые легче интерпретировать.
«Используя вычислительную деконволюцию, мы обнаружили шесть основных типов грузов exRNA и их носителей, которые могут быть обнаружены в жидкостях организма , включая сыворотку, плазму, спинномозговую жидкость, слюну и мочу», — сказал со-первый автор Оскар Д. Мурильо, аспирант в программе бакалавриата по молекулярной и человеческой генетике Бэйлора, работающей в лаборатории Милосавлевича. «Носители действуют как молекулярные сосуды, перемещая свой РНК-груз по всему организму. Они включают липопротеины — одним из основных носителей является липопротеин высокой плотности (ЛПВП или« хороший холестерин ») — различные мелкие белоксодержащие частицы и маленькие везикулы. , которые могут быть использованы клетками «.
Исследователи обнаружили, что вычислительный метод помогает выявить биологические сигналы, которые не могли быть ранее обнаружены в отдельных исследованиях из-за естественного сложного изменения биологической системы. Например, в исследовании, посвященном упражнениям, их вычислительный подход выявил различия до и после тренировки в пропорциях exRNA-груза в частицах HDL и везикулах в плазме человека.
«Физические упражнения увеличили долю молекул РНК, участвующих в регуляции метаболизма и мышечной функции, что говорит об адаптивной реакции организма на физические нагрузки», — сказал Милосавлевич. «Это открытие открывает возможность того, что в других условиях, как в состоянии здоровья, так и при заболевании, вычислительный метод может идентифицировать сигналы, которые могут иметь физиологическое и клиническое значение».
Чтобы помочь исследователям во всем мире в их анализах, Мурильо, Милосавлевич и их коллеги сделали вычислительный инструмент.
«Мы ожидаем, что потребуется сочетание научных знаний, усовершенствованных экспериментальных методов для изоляции грузов и носителей в биологических жидкостях и передовых вычислительных методов для деконволюции и интерпретации сложности системы связи exRNA», — сказал Мурильо.
