Группа исследователей во главе с Джейсоном Шефердом из Университета Юты (США) обнаружила, что нейроны мозга способны продуцировать белок, который образует оболочки диаметром 32 нанометра, подобные капсидам вирусов. Внутри таких оболочек содержится матричная РНК. Они выделяются нейроном во внешнюю среду и поглощаются другими нейронами. Ранее подобный способ общения между нервными клетками был неизвестен.
В центре интересов Шеферда и его коллег были функции гена Arc, связь которого с рядом когнитивных способностей была установлена ранее. В частности отключение этого гена в экспериментах с крысами приводило к нарушениям в долговременной памяти. Но его работа на молекулярном уровне пока исследована недостаточно. Авторы работы построили филогенетическое древо этого гена, исследовав его у многих животных. Благодаря этому удалось установить предков гена, ими оказались ретротранспозоны Ty3/gypsy. Ретротранспозоны относятся к мобильным элементам генома, то есть они способны перемещаться по геному, ретротранспозоны для этого используют синтез РНК из ДНК с последующим обратным синтезом ДНК из РНК, то есть они фактически копируют себя и вставляют в новое место в геноме, используя РНК как «буфер обмена». Ретротранспозоны Ty3/gypsy переносят свою РНК к новому месту в белковой оболочке, подобной оболочкам вирусов. Когда-то благодаря этим оболочкам они приобрели способность покидать родную клетку и превратились в ретровирусы – вирусы, содержащие молекулу РНК и использующие после заражения клетки хозяина механизм обратной транскрипции. К таким вирусам относятся, например, ВИЧ.
Джейсон Шеферд и его сотрудники выделили белок, синтезируемый геном Arc, и изучили его структуру при помощи криоэлектронной микроскопии (подробнее об этом методе можно прочитать в специальном очерке). Структура молекулы этого белка действительно оказалась схожей со структурой белков в оболочках ретровирусов. Эксперименты в клеточных культурах показали, что белок Arc образует оболочки, в которых заключена одноцепочечная молекула матричной РНК. Также удалось подтвердить, что с помощью этих оболочек РНК переносится в другие клетки.
Исследование опубликовано в журнале Cell.
