Кольцевые РНК прикрепляются к ДНК и вызывают онкогенные мутации

Острый миелоидный лейкоз (ОМЛ) и острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ) часто сопровождаются транслокациями, в которых участвует ген MLL (KMT2A), кодирующий метилтрансферазу гистона H3K4. Совокупность генов-партнеров, участвующих в транслокации MLL, называют MLL-рекомбиномом. Таких партнеров около ста, они отличаются в зависимости от возраста пациента. Недавнее исследование австралийский ученых показало, что в результате слияния MLL с другими генами может происходить транскрипция кольцевых РНК, которые участвуют в злокачественной трансформации кровяных клеток. Согласно новым данным, MLL и сам может непосредственно взаимодействовать с кольцевыми РНК, причем такое взаимодействие способствует злокачественной трансформации.

Авторы исследования воспользовались методом DRIP-seq (ДНК:РНК иммунопреципитация и секвенирование), чтобы выявить все R-петли, сформированные при участии кольцевых РНК, в клетках HEK293. Оказалось, что 1279 кольцевых РНК локализованы в местах расположения R-петель — примерно 6% всех R-петель. R-петли, образованные кольцевыми РНК, авторы исследования обозначили как circR.

CircR присутствуют в 504 уникальных генах, среди которых MLL и многие гены, входящие в MLL-рекомбином. Среди генов, ассоциированных с геномной нестабильностью и с лейкозом, находятся такие гены, как MLL, MLLT1 (ENL), MLLT2 (AFF1/AF4) и MLLT3 (AF9). CircR, относящиеся к последним трем генам, лежат в основе 88% известных хромосомных транслокаций, приводящих к ОМЛ и ОЛЛ и затрагивающим MLL. Таким образом, MLL-рекомбином обогащен circR. CircR, входящие в состав MLL-рекомбинома, ученые обозначили как circMLL-R-петли.

Авторы показали, что кольцевые РНК могут, по всей видимости, взаимодействовать с соответствующей ДНК с высоким сродством. Они экспериментально подтвердили существование гидридов ДНК и кольцевых РНК, проведя 3D РНК-ДНК-флуоресцентную гибридизацию in situ с MLL и РНК-пробой circMLL(9,10), то есть содержащей экзоны 9 и 10 MLL. Дальнейшие исследования показали, что circMLL(9,10) наиболее активно экспрессируется в клетках лейкоза детей.

Повышенная экспрессия circMLL(9,10) не сказывается ни на альтернативном сплайсинге, ни на глобальном транскриптоме. Тем не менее, авторы работы показали, что circR в целом вызывают двуцепочечные разрывы, а circMLL(9,10) способствует транслокациям, так как увеличивает количество контактов между локусами, составляющими MLL-рекомбином. Ученые показали, что под действием circMLL(9,10) MLL чаще взаимодействует со своими основными партнерами по транслокации — MLLT1, MLLT2 и MLLT3. Кроме того, circMLL(9,10) физически взаимодействует с протеасомами и подавляет их работу. Наконец, ученые показали in vitro и in vivo, что кольцевые РНК могут вызывать онкогенные транслокации и способствовать развитию лейкоза у мышей.

Кольцевая РНК ускоряет прогрессирование мелкоклеточного рака легких