Учёные сообщили о новом механизме воздействия избытка РНК на клетки: слишком много молекул РНК может мешать работе внутренних «электростанций» клеток — митохондрий, что приводит к снижению их энергетических возможностей и окисляемого кислорода. Исследование указывает на то, что баланс синтеза и деградации РНК важен не только для контроля белкового синтеза и удаления дефектной РНК, но и для поддержания энергии клетки. Эти выводы плодят новую перспективу в контексте возрастных заболеваний, вирусных инфекций и RNA‑биотерапий. Источники объясняют, что при норме РНК её разрушение помогает контролировать производство белков, но новая работа добавляет, что РНК может поддерживать энергоснабжение клетки вплоть до его нарушения, если их количество зашкаливает.

Эксперименты проводились на человеческих клетках in vitro, в том числе с введением вакцинии убитой вакцины вакцинии и созданием условий для накопления РНК — вирус обычно усиливает синтез и деградацию РНК для выживания и уклонения от обнаружения. Дополнительные шаги включали прямую передачу РНК без инфекции — и мРНК, ответственной за белковый синтез, а также двой-stranded РНК, связанной с вирусами и потенциалом триггирования иммунного ответа.

Ученые измеряли использование кислорода клетками как прокси для работы митохондрий, и связывали уровень РНК с состоянием их здоровья. Даже когда из клетки выделяли только митохондрии и добавляли РНК, наблюдалось повреждение митохондрий, что позволило предположить ранее неизвестный клеточный ответ на РНК. По словам ведущего автора ДжаМала Бельхауари, это ключевой момент в распознавании роли РНК в клеточных реакциях.

Выводы показывают, что избыток двой‑цепочечной РНК и/или мРНК, тяжёлые для деградации, может способствовать процессам поражения клеток в определённых контекстах. Избыточная РНК связывалась с меньшим потреблением кислорода и снижением энергетической отдачи клеток, и эффект возник ещё до активации иммунной системы, что исключает сценарий, когда причину задаёт стандартный кризис иммунного ответа. Кроме того, наличие мРНК в сочетании с двой‑цепочечной РНК подчёркивает, что избыток этих молекул может быть вреден для клеток в целом.

Авторы подчёркивают, что мРНК — нормальный компонент клеток, но слишком большое её количество может повредить митохондрии и нарушить электрический баланс, необходимый для производства энергии. Визуально эффект продемонстрирован менее ярким оттенком цвета митохондрий в опытах; дальнейшие шаги — выяснить точные механизмы и проверить связь между избытком РНК и страданиями митохондрий на живых организмах. В перспективе эти данные могут способствовать созданию более безопасных и эффективных вакцин на основе РНК и развития РНК‑терапий против рака, когда нужно заранее понимать, как клетки реагируют на большие объёмы РНК.

Авторская команда отмечает, что отрицательно заряженная РНК может накапливаться вокруг митохондрий и нарушать электрический баланс, необходимый для выработки энергии, хотя как именно это происходит, пока неизвестно. Понимание этого механизма может помочь дизайнерам будущих РНК‑практик и вакцин точнее учитывать реакцию клеток на большие количества РНК.

Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Материалы проверки фактов и редакционная работа выполнены Фионой МакДональд; редакцию источников и замечания по месту ошибки пользователи могут направлять в отдел редакции.