Onderzoekers hebben hoge niveaus van niet-coderend RNA in de testikels ontdekt, wat wijst op nieuwe rollen in de spermafunctie en -ontwikkeling.

Onderzoekers van de Universiteit van Toronto hebben de ruimtelijke verdeling van ongeveer 700 lange niet-coderende RNA's, bekend als lncRNA's, in de testikels in kaart gebracht. Het team ontdekte veel hogere niveaus van lncRNA's in de testikels dan eerder werd geschat, wat erop wijst dat lncRNA's mogelijk een belangrijkere rol spelen bij de voortplanting van mannen dan eerder werd gedacht.

Het onderzoeksteam wilde een genoombrede analyse uitvoeren van lncRNA-lokalisatiepatronen in de testikels van een veelgebruikt modelorganisme dat wordt gebruikt in biomedisch onderzoek: de fruitvlieg. Ze ontdekten dat het aantal tot expressie gebrachte lncRNA-genen en hun expressieniveaus de verwachtingen overtroffen op basis van bestaande gegevens en aannames over hun irrelevantie, deels omdat lncRNA's niet coderen voor eiwitten.

“Lange niet-coderende RNA’s zijn een controversieel onderwerp omdat het niet duidelijk is welke functies de meeste van hen vervullen,” zei hij. Matthew Jasimowiczco-auteur van de studie en promovendus Moleculaire genetica Aan de Universiteit van Toronto Donnelly Centrum voor cellulair en biomoleculair onderzoek“De onzekerheid met betrekking tot lncRNA's is gedeeltelijk te wijten aan de overtuiging dat hun expressieniveaus relatief laag zijn in alle genomen. De resultaten van onze studie hebben deze overtuiging weerlegd en verschillende potentiële rollen voor lncRNA's in de ontwikkeling en groei van sperma aangetoond.”“

En de studie was Gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie.

In het hele dierenrijk hebben zich ontwikkelende spermacellen de hoogste niveaus van genexpressie, waarbij lncRNA-genen op hogere niveaus tot expressie komen dan coderende genen, en voor een veel langere periode. Het Y-chromosoom, dat op unieke wijze tot expressie komt tijdens de ontwikkeling van sperma, vormt ook een unieke uitdaging voor onderzoekers vanwege een reeks ongebruikelijke genetische eigenschappen, waaronder transponeerbare elementen, satellietherhalingen en pseudogenen.

Transponeerbare elementen zijn DNA-sequenties die van de ene regio van het genoom naar de andere gaan. Zowel satellietherhalingen als pseudogenen zijn niet-coderend, waarbij de eerste bestaat uit grotere delen van repetitieve DNA-sequenties en de laatste structureel vergelijkbaar is met genen.

De aanwezigheid van deze repetitieve niet-coderende elementen in het Y-chromosoom zorgt ervoor dat het in alle ontwikkelingsstadia tot zwijgen wordt gebracht, behalve de spermaproductie. Deze elementen kunnen echter risico's met zich meebrengen voor het sperma doordat ze niet-coderende elementen in genen inbouwen, wat kan leiden tot mutaties, sperma-afwijkingen of geboorteafwijkingen.

Het onderzoeksteam heeft verschillende voorbeelden gevonden van lncRNA-genen die potentieel schadelijke transponeerbare activiteiten verminderen en deze op een niveau houden dat de evolutie van nieuwe genen bevordert in plaats van mutaties in bestaande genen.

“Er is aangetoond dat volwassen sperma RNA bevat van coderende en niet-coderende genen. Niet-coderend RNA dat aanwezig is in de spermakern kan het metabolisme en het gedrag over meerdere generaties beïnvloeden,” zei Jacimovic.

Het onderzoeksteam ontdekte ook een nieuw type op lncRNA gebaseerd deeltje in sperma dat de voortplanting en het nageslacht zou kunnen beïnvloedenDe onderzoekers veronderstelden dat de nieuwe op lncRNA gebaseerde deeltjes zouden kunnen worden geproduceerd door zowel spermatogene als niet-spermatogene cellen, en dat ze complexe intercellulaire signalen zouden kunnen uitzenden.

““Veel van de lncRNA’s die we hebben gevonden, werden in eerdere onderzoeken over het hoofd gezien omdat ze niet gepolyadenyleerd zijn”, zei hij. Katherine Shaw“Dit proces voegt een staart toe aan het RNA-molecuul, bestaande uit een keten van adeninebasen, die het molecuul stabiliseert en afbraak voorkomt. Het blijkt dat de meeste lncRNA's niet gepolyadenyleerd zijn, en daarom zijn velen van hen met conventionele methoden aan detectie ontsnapt.”“

“Onze bevinding van hoge niveaus van lncRNA-expressie in de testikels is de sleutel tot het weerleggen van aannames dat lncRNA’s grotendeels niet-functioneel zijn, aangezien deze aannames grotendeels gebaseerd zijn op observaties van lage expressie,” zei hij. Hendrik Kraus, De hoofdonderzoeker van het onderzoek en hoogleraar moleculaire genetica aan het Donnelly Center Temerty Medische Faculteit. “Vooral nieuw ontdekte op lncRNA gebaseerde deeltjes hebben het potentieel om de ontwikkeling van nieuwe op RNA gebaseerde therapieën te informeren.”“.”

Dit onderzoek werd ondersteund door de Canadian Institutes of Health Research en de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.