בחקירה פורצת דרך של ביולוגיה של פני התא, ראיין פלין חשף תפקיד מפתיע ל-RNA מחוץ לגבולות התא. המחקר של פלין, המתמקד בביולוגיה של RNA משטח התא, הוביל לגילוי שרנ"א מסוימים קשורים כימית לגליקנים-; פולימרים מורכבים של פחמימות הנמצאים על פני התא.
בשנת 2021, הקבוצה של פלין הייתה הראשונה שדיווחה שניתן למצוא RNA מחוץ לתא.
מה שהיה מרגש במיוחד בתגלית הזו הוא שחומצות גרעין, כמו RNA, נחשבו באופן מסורתי כלואות בתוך התא ונפרדות פיזית מהגליקוביולוגיה".
ריאן פלין, פרופסור עוזר, תאי גזע וביולוגיה מתחדשת, מכון תאי גזע של הרווארד
הוא גם היה חוקר ראשי בבית החולים לילדים בבוסטון. תגלית זו ערערה על התפיסה הוותיקה שחומצות גרעין מוגבלות לסביבה התוך-תאית, וחושפת שכבה לא מזוהה בעבר של מורכבות בביולוגיה של פני התא.
במחקר חדש שפורסם היום ב תָאפלין ועמיתיו גילו את המנגנון של האופן שבו RNA מקושר כימית ל-N-glycans. לפני מחקר זה, רק חלבונים ושומנים היו ידועים כמצומדים לגליקנים. הצוות של פלין הוסיף כעת RNA לרשימה זו, ממצא בעל השלכות חשובות להבנת הביולוגיה התאית. "העבודה שלנו מוכיחה שלמעשה קיימות שלוש מחלקות של גליקו-קונגוגטים: חלבונים, שומנים ו-RNA", הוא אומר. תגלית זו לא רק מרחיבה את היקף הגליקוקונגוגטים הידועים אלא גם פותחת אפיקים חדשים למחקר על הפונקציות של glycoRNAs אלה.
האתגר להוכיח את קיומם של glycoRNAs
למרות ההתרגשות הראשונית סביב תגליתו של פלין ב-2021, היה אתגר משמעותי: להוכיח שהגליקו-RNA הללו באמת קיימים כמולקולות נפרדות. למרות שהצוות הציג נתונים התואמים את קיומם של glycoRNAs, לא הייתה עדות ישירה לקשר כימי בין ה-RNA והגליקן. זה הותיר מקום לספקנות סבירה בתוך הקהילה המדעית, מכיוון שחלקם שאלו אם ניתן לייחס את הממצאים למזהמים או לממצאים אחרים.
ההתייחסות לשאלה יוצאת דופן זו הייתה בראש מעייניה – הצוות של פלין בילה כמעט ארבע שנים בעבודה על בעיה זו בפיתוח טכניקות חדשות כדי לבסס הוכחה מוחלטת. "העבודה שעשינו בארבע השנים האחרונות בהקשר הזה התמקדה בפיתוח שני דברים", הוא מסביר. "בצד הטכני, ריכזנו גישה כימית לסימון הגליקו-RNA המקוריים מכל מקור RNA, ולאחר מכן חיברנו אותו לסגנון חדש ורגיש מאוד של ספקטרומטריית מסה המאפשרת ניתוח שינויי RNA." התקדמות אלו אפשרו לצוות לזהות קישורים מרובים – קשרים ישירים בין בסיס RNA לסוכר – ובכך סיפקו את הראיה החותכת הראשונה של glycoRNAs כפי שדווח במסמך החדש תָא נְיָר.
השלכות על ביולוגיה ואימונולוגיה של התא
ההשלכות של מחקר זה חורגות הרבה מעבר לזיהוי הפשוט של מולקולה חדשה. GlycoRNAs, כפי שגילה הצוות של פלין, יכול לשחק תפקיד באינטראקציות של מערכת החיסון. "במאמר של 2021, מצאנו עדויות לכך ש-glycoRNAs יכולים לקיים אינטראקציה עם קולטנים חיסוניים", הוא אומר. זה מצביע על כך ש-glycoRNAs יכול להיות מרכיב מכריע באופן שבו המערכת החיסונית מזהה ומגיבה לתאים, ועשויה להשפיע על כל דבר, החל מזיהוי פתוגנים ועד לתגובות אוטואימוניות.
לנוכחות של glycoRNAs על פני התא יכולה להיות גם השלכות רחבות יותר על תקשורת תא-תא ואיתות. כפי שהרחיב פלין, "אם אתה מנסה לפתח מנגנון הבנה מדוע למישהו יש אוטואימוניות, אם אתה לא חושב על ה-RNA על פני התא, בהכרח תפספס משהו."
המחקר של פלין עיצב מחדש את תחום הגליקוביולוגיה. לפני עבודה זו, הרעיון של glycoRNAs נתקל בספקנות. כעת, כפי שהדגיש פלין, המהדורה העדכנית ביותר של ספר העיון Essentials of Glycobiology מתייחסת ל-glycoRNAs כאחת השאלות ה"גדולות" בגליקוביולוגיה.
שינוי זה במיקוד משקף את ההכרה הגוברת של glycoRNAs כתחום מחקר חשוב. "המטרה של זה היא לעורר עניין רב יותר בביולוגיה של glycoRNA ובביולוגיה של RNA משטח התא", מדגיש פלין. "מאמר זה לא רק מרחיב את ההבנה של ביולוגיה של RNA, אלא גם פתח אפשרויות חדשות למחקר על אינטראקציות פני התאים ותפקוד מערכת החיסון."
כאשר הקהילה המדעית תתחיל לחקור את הטריטוריה הלא ידועה הזו, ההשפעה של המחקר של פלין תוביל ככל הנראה לגילויים חדשים ועלולה להוביל לאסטרטגיות טיפוליות חדשות. אומר פלין, "אנחנו חושבים שזה ישנה את ההשקפה על תקפות ה-glycoRNA שלו, כי זו תהיה העדות הישירה לה חיכו הרבה מהכימאים והגליקוביולוגים".
