Профили малых некодирующих РНК изменяются при переходе от ооцита к зародышу у человека

Недавние исследования показали, что в ооцитах и двуклеточных зародышах человека и приматов в больших количествах присутствуют специфические piРНК (os-piРНК), которых нет в ооцитах мышей. Эти РНК достигают примерно 20 нуклеотидов в длину, взаимодействуют с белком PIWIL3 и, вероятно, обеспечивают сайленсинг мобильных элементов. В то же время микроРНК в ооцитах и двуклеточных зародышах человека и приматов очень мало, что указывает на особенности в экспрессии малых РНК в ходе раннего эмбриогенеза.

Авторы новой работы, опубликованной в Genome Research, изучили связь особенностей экспрессии специфических малых некодирующих РНК в ооцитах человека с координацией перехода от ооцита к зародышу. Используя методы секвенирования РНК, подходящие для работы с небольшим количеством клеток, ученые составили профили малых РНК в ооцитах, зиготах и ранних эмбрионах человека и идентифицировали классы этих молекул, экспрессирующихся на ранних стадиях развития. Материал для исследования был предоставлен клиникой при Университете Хельсинки, специализирующейся на ЭКО.

Исследователи отследили изменения экспрессии микроРНК, os-piРНК, обычных piРНК, рРНК, тРНК и митохондриальных тРНК на первых этапах развития человека. Оказалось, что в ооцитах доминирующим классом малых РНК являются os-piРНК, а микроРНК практически отсутствуют. В зиготах количество микроРНК было еще ниже, чем в ооцитах на обеих стадиях мейоза, причем большая часть из них была напрямую унаследована вместе с цитоплазмой ооцитов. В дальнейшем уровень микроРНК возрастает, достигая пика на стадии восьмиклеточного зародыша. Стоит отметить, что микроРНК, количество которых увеличивается в ходе эмбрионального развития, консервативны среди животных. Повышение уровней микроРНК в клетках коррелирует со снижением транскрипции os-piРНК, которые, однако, в некоторых количествах присутствуют даже в зародышах на восьмиклеточной стадии.

Авторы также показали, что модификации микроРНК и экспрессия различных их изоформ изменяются при переходе от ооцита к зародышу. Наиболее распространенной модификацией микроРНК оказалось аденилирование 3’-концов. Количество микроРНК с этой модификацией достигает пика на стадии зиготы и снижается на последующих стадиях. За аденилирование 3’-концов микроРНК на ранних стадиях эмбриогенеза, вероятнее всего, отвечает белок TENT2, экспрессирующийся в ооцитах, зиготах и ранних зародышах человека.

В работе впервые описана динамика экспрессии малых РНК и модификаций микроРНК на ранних стадиях развития человека. Полученные данные послужат основой для дальнейших исследований механизмов регуляции экспрессии малых РНК и функциональной значимости микроРНК в человеческих эмбрионах.