Геномный анализ регионализации мРНК в гигантской одноклеточной системе

Молекулярные механизмы, формирующие структуру клетки, плохо изучены. Гигантская инфузория Stentor coeruleus является одноклеточным модельным организмом, чьи большие размеры, воспроизводимая структура и способность заживлять раны и регенерировать позволяют изучать формирование структуры в одной клетке с помощью методов экспериментальной эмбриологии. Такие исследования показали, что определённые клеточные структуры постоянно формируются в конкретных областях клетки, что ставит вопрос: каков источник позиционной информации в этом организме? По аналогии с эмбриональным развитием, где регионализованная мРНК часто используется для маркировки положения, мы исследовали, могут ли специфические регионализованные мРНК отмечать позицию вдоль передне-задней оси Stentor. Путём физического рассечения клеток и проведения массового РНК-секвенирования мы идентифицировали наборы транскриптов, обогащённых либо в передней, либо в задней половине, и показали, что ремокомментированное РНКи-подавление (RNAi) транскриптов, обогащённых в задней части и соответствующих генам MYB, приводит к неспособности клетки регенерировать заднюю часть тела клетки. Затем мы провели РНК-секвенирование половин клеток в парах передних и задних частей клеток, у которых цитоскелет микротрубочек был нарушен посредством RNAi β-тубулина или промежуточных цепей динеина. Мы обнаружили, что многие транскрипты либо потеряли свою регионализованную дистрибуцию, либо переключились на противоположную дистрибуцию, так что сообщения, обогащённые в передней части в контроле, стали обогащёнными в задней части в клетках с RNAi, или наоборот. Это исследование указывает, что мРНК может быть регионализована внутри одной гигантской клетки и что микротрубочки могут играть роль, возможно, выступая в качестве путей для перемещения этих транскриптов.