חוקרים מאוניברסיטת טורונטו מיפו את ההתפלגות המרחבית של כ-700 RNA ארוכים שאינם מקודדים, הידועים גם בשם lncRNAs, באשכים. הצוות גילה רמות גבוהות בהרבה של lncRNAs באשכים ממה שהוערך קודם לכן, מה שמעיד על כך ש-lncRNAs עשוי למלא תפקיד משמעותי יותר ברבייה זכרית ממה שהאמינו בעבר.
צוות המחקר יזם ניתוח גנום רחב של דפוסי לוקליזציה של lncRNA בתוך האשכים של אורגניזם מודל נפוץ המשמש למחקר ביו-רפואי: זבוב הפירות. הם מצאו שגם מספר הגנים של lncRNA שהתבטאו וגם רמות הביטוי שלהם עלו בהרבה על הציפיות בהתבסס על רשומות קיימות והנחות לגבי חוסר הרלוונטיות שלהם, בין היתר בשל רכיבי lncRNA שאינם מקודדים לחלבונים.
RNAs ארוכים שאינם מקודדים הם נושא למחלוקת מכיוון שלא ברור אילו פונקציות רובם ממלאים, אם בכלל. חוסר הוודאות סביב lncRNAs נובע, בין השאר, מהאמונה שרמות הביטוי שלהם נמוכות יחסית על פני גנומים. תוצאות המחקר שלנו מפריכות את האמונה הזו ומדגימות תפקידים פוטנציאליים רבים של lncRNAs באבולוציה והתפתחות הזרע."
מתיו יחימוביץ', מחבר שותף במחקר וסטודנט לדוקטורט לגנטיקה מולקולרית במרכז דונלי של U of T למחקר סלולרי וביו-מולקולרי
המחקר פורסם בכתב העת תקשורת טבע.
ברחבי ממלכת החיות, לזרע המתפתח יש את הרמות הגבוהות ביותר של ביטוי גנים, כאשר גנים של lncRNA מתבטאים ברמות גבוהות אף יותר מאשר גנים מקודדים, ולמשך הרבה יותר זמן. כרומוזום Y, שבא לידי ביטוי באופן ייחודי במהלך התפתחות הזרע, גם מהווה אתגר ייחודי לחוקרים בגלל שורה של מאפיינים גנטיים יוצאי דופן, כולל אלמנטים הניתנים להעברה, חזרות לוויינים ופסאודוגנים.
אלמנטים הניתנים להעברה הם רצפי DNA העוברים מאזור אחד של הגנום לאחר. גם חזרות לוויינים וגם פסאודוגנים אינם מקודדים, כאשר הראשונים מורכבים מקטעים גדולים יותר של רצפי DNA חוזרים בעוד שהאחרונים דומים מבחינה מבנית לגנים.
נוכחותם של אלמנטים חוזרים ונשנים שאינם מקודדים בכרומוזום Y גורמת להשתקתו בכל שלבי ההתפתחות מחוץ לייצור הזרע. עם זאת, הם יכולים להוות סיכונים לזרע באמצעות שילוב של אלמנטים שאינם מקודדים בגנים, מה שעלול להוביל למוטציות, תקלה בתפקוד הזרע או חריגות בלידה.
צוות המחקר מצא מספר דוגמאות של גנים מסוג lncRNA הפועלים למזער פעילויות הניתנות להעברה פוטנציאליות מזיקות, תוך שמירה על רמה המקדמת התפתחות של גנים חדשים במקום מוטציות בגנים קיימים.
"הוכח כי זרע בוגר מכיל RNA הן מגנים מקודדים והן מגנים שאינם מקודדים", אמר יחימוביץ'. "RNA לא מקודד שנמצא בגרעין הזרע יכול להשפיע על חילוף החומרים וההתנהגות לאורך דורות מרובים."
צוות המחקר גילה גם סוג חדש של חלקיקים מבוססי lncRNA בנוזל הזרע שיכול להשפיע על הרבייה והצאצאים. הם משערים שהחלקיקים החדשים מבוססי lncRNA יכולים להיות מיוצרים על ידי תאי זרע וגם תאי זרע, ושייתכן שהם שולחים אותות בין-תאיים מורכבים.
"הרבה מה-lncRNAs שמצאנו פספסו במחקרים קודמים כי הם אינם פוליאדנילטים", אמרה קתרין שאו, המחברת הראשונה של המחקר וטכנאית מעבדה במרכז דונלי. "תהליך זה מוסיף זנב למולקולת ה-RNA המורכבת ממחרוזת בסיסים של אדנין, שמייצבת את המולקולה ומונעת פירוק. מסתבר שרוב ה-lncRNAs אינם פוליאדנילטים, וזו הסיבה שכל כך הרבה חמקו מגילוי באמצעות גישות קונבנציונליות".
"הממצא שלנו לגבי רמות גבוהות של ביטוי lncRNA באשכים הוא המפתח להפרכת ההנחות לגבי היותן של רכיבי lncRNA לרוב לא פונקציונליים, שכן אלה מבוססים במידה רבה על תצפיות של ביטוי נמוך", אמר הנרי קראוזה, חוקר ראשי במחקר ופרופסור למולקולריות גנטיקה במרכז דונלי ובפקולטה לרפואה של טמרטי. "לחלקיקים החדשים שהתגלו מבוססי lncRNA, בפרט, יש פוטנציאל להודיע לפיתוח של טיפולים חדשים מבוססי RNA."
