Organelas sem membrana (MLOs), também conhecidas como “condensados biomoleculares”, são formadas pelo processo biológico de separação de fase líquido-líquido (LLPS). MLOs são corpos altamente dinâmicos contendo proteínas e ácidos nucléicos. Embora o papel das proteínas no LLPS tenha sido amplamente investigado, há um interesse crescente na comunidade científica em entender o papel dos RNAs – o ácido nucleico responsável por inúmeras funções biológicas, incluindo codificação, decodificação, regulação e expressão de genes e, finalmente, proteínas – na separação de fases.
Estudos recentes revelaram que os MLOs são ricos em RNAs que são mal extraídos por métodos convencionais, mas podem ser recuperados com eficiência usando métodos aprimorados, como corte de agulha e aquecimento, uma propriedade conhecida como semi-extração. Esses RNAs semi-extraíveis podem ser importantes biomarcadores e alvos de drogas no diagnóstico e tratamento de doenças. No entanto, poucos estudos conseguiram identificar e caracterizar esses RNAs.
Para resolver essa lacuna, o Dr. Chao Zeng, professor assistente da Waseda University, em colaboração com o Dr. Michiaki Hamada, da Waseda University, o Dr. Takeshi Chujo, da Kumamoto University, e o Dr. Suas descobertas foram publicadas na revista Pesquisa de Ácidos Nucleicos em 19 de julho de 2023.
A equipe realizou extração e sequenciamento de RNA celular em cinco linhagens de células humanas, ou seja, células A10, A549, HEK293, HeLa e HAP1. Eles analisaram ainda mais os dados de sequenciamento de RNA usando vários métodos computacionais. A análise de expressão diferencial foi realizada entre as amostras extraídas usando o método de extração de RNA convencional e o método de extração aprimorado. Os pesquisadores identificaram transcritos de RNA que eram consistentemente semi-extraíveis em todas as cinco linhas celulares. A densidade de repetição e a análise de motivos de sequência também foram conduzidas para explorar fatores potenciais que influenciam a semi-extratabilidade. Além disso, os pesquisadores realizaram análises de k-mer usando o algoritmo SEEKR para classificar funcionalmente os RNAs semi-extraíveis com base em seu conteúdo de k-mer.
Compartilhando o destaque de seu estudo, Chao Zeng explica: “Usando o pipeline de análise bioinformática recém-desenvolvido, examinamos dados experimentais originais de tipos de células humanas cultivadas e identificamos e caracterizamos com sucesso 1.074 RNAs semi-extraíveis potencialmente envolvidos na formação de organelas sem membrana separadas por fase”.
Ao investigar a localização de RNAs semi-extraíveis na cromatina, bem como dentro da célula, a equipe descobriu que esses RNAs foram enriquecidos em regiões reprimidas e repetitivas de heterocromatina (coloração escura), especialmente em áreas reprimidas por Polycomb. Dentro das células, os RNAs estavam concentrados no núcleo, incluindo o nucléolo, mas dissociados da cromatina.
Além disso, os pesquisadores postularam que os RNAs semi-extraíveis poderiam funcionar como uma plataforma para interagir com outros RNAs. Para verificar sua hipótese, eles compararam RNAs semi-extraíveis com cerca de 600 RNAs centrais formando interações RNA-RNA mediadas por proteínas com vários outros RNAs. Eles descobriram que os RNAs semi-extraíveis realmente agiam como hubs e eram fundamentais na formação de interações RNA-RNA.
A análise adicional do RNA semi-extraível revelou uma preferência marcada de proteínas de ligação ao RNA na ligação a regiões ricas em AU associadas aos RNAs. Enquanto os RNAs mensageiros normalmente exibem as regiões ricas em AU na extremidade 3′, que regula a estabilidade do RNA, os RNAs semi-extraíveis exibem uma concentração de regiões AU na extremidade 5′, indicando envolvimento potencial em funções desconhecidas.
O estudo fornece o primeiro conjunto de dados de RNAs semi-extraíveis em linhas de células humanas, que é um recurso valioso para investigar separações de fase baseadas em RNA. “A integração futura de RNAs semi-extraíveis com estudos de interação de RNA fornecerá informações sobre os mecanismos moleculares subjacentes à separação de fases induzida por RNA nas células”, conclui Michiaki Hamada com entusiasmo.
Os resultados do estudo fornecem novas perspectivas para explorar o envolvimento do RNA em processos biológicos, como desenvolvimento e progressão do câncer, degradação do RNA viral e respostas ao estresse celular, e podem impulsionar o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para câncer e doenças infecciosas.