RNA danneggiato dai raggi UV nelle cellule figlie catturato dai granuli di stress / UV-Damaged RNA in Daughter Cells Captured by Stress Granules

RNA danneggiato dai raggi UV nelle cellule figlie catturato dai granuli di stress / UV-Damaged RNA in Daughter Cells Captured by Stress Granules

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Questa micrografia a immunofluorescenza delle cellule HeLa mostra che dopo il danno all'RNA indotto dai raggi UV, le proteine ​​DHX9 (verde) e G3BP1 (rossa) formano granuli di stress nel citoplasma. DHX9 si trova anche nel nucleo (i nuclei delle cellule sono visualizzati in blu). / This immunofluorescence micrograph of HeLa cells shows that after UV-induced RNA damage, the proteins DHX9 (green) and G3BP1 (red) form stress granules in the cytoplasm. DHX9 is also found in the nucleus (cell nuclei are displayed in blue). 

Le cellule ereditano la protezione da uno dei danni trascurati del sole: l'RNA danneggiato dai raggi UV. Sebbene i danni dell’RNA danneggiato dai raggi UV non siano così riconosciuti come i danni del DNA danneggiato dai raggi UV, non dovrebbero essere ignorati. L’RNA danneggiato dai raggi UV contribuisce ai legami incrociati RNA-proteine ​​e RNA-RNA che disturbano l’elaborazione dell’RNA e la sintesi proteica, probabilmente con effetti deleteri sulla salute.

Fortunatamente, come hanno scoperto gli scienziati del Max Planck Institute (MPI) di Immunobiologia ed Epigenetica, l’RNA danneggiato dai raggi UV può essere sequestrato dai granuli di stress. Questi granuli, formati da una dsRNA elicasi chiamata DHX9, vengono trasmessi alle cellule figlie insieme all'RNA danneggiato dai raggi UV. Normalmente, DHX9 rimane nel nucleo a meno che la cellula non sia esposta alla radiazione UV, il che potrebbe spiegare perché i granuli di stress DHX9 non sono stati osservati nelle cellule madri.

Ulteriori dettagli compaiono su Cell , in un articolo intitolato " Compartimentazione del danno dell'RNA da parte dei granuli di stress DHX9 ". Questi dettagli includono lo sviluppo di un metodo sperimentale chiamato isolamento dei condensati non a membrana attivato dalla fluorescenza (FANCI). Utilizza lo smistamento mediante citometria a flusso di lisati cellulari fissi e sonicati per purificare i granuli di stress (SG).

"La nostra tecnologia FANCI ha rivelato che gli SG DHX9 sono arricchiti di RNA intronico danneggiato, a differenza degli SG classici composti da mRNA maturo", hanno scritto gli autori dell'articolo di Cell . "L'esposizione ai raggi UV provoca danni alla reticolazione dell'RNA, impedisce lo splicing ed il decadimento degli introni e attiva gli SG DHX9 all'interno delle cellule figlie."

L'autore senior dell'articolo, Asifa Akhtar, PhD, è leader del gruppo e direttore del MPI di Immunobiologia ed Epigenetica. Ha ricordato di essere rimasta stupita quando il suo gruppo ha scoperto che DHX9 può formare goccioline all'esterno del nucleo. Ha detto che stava “trovando una palla di neve gigante nel deserto”.

La formazione di goccioline extranucleari di DHX9 non è stata l'unica sorpresa per gli scienziati. Inizialmente, gli scienziati sospettavano che i granuli DHX9 fungessero da meccanismo di difesa contro i danni al DNA. "Contrariamente a questa ipotesi, abbiamo scoperto che i granuli DHX9 non sono stati attivati ​​da varie forme di stimoli di danno al DNA", ha affermato Yilong Zhou, PhD, primo autore dello studio e ricercatore nel laboratorio di Akhtar. "Questo ci ha spinto a scavare nel vero fattore scatenante."

Con la loro tecnica FANCI, i ricercatori hanno scoperto che i granuli di stress DHX9 erano pieni di RNA danneggiato. “L’effetto dannoso della luce UV sull’RNA è spesso sottovalutato, messo in ombra dal suo impatto sul DNA”, ha osservato Akhtar. “Ora, abbiamo scoperto un meccanismo elegante mediante il quale le cellule possono separare e neutralizzare l’RNA dannoso danneggiato dai raggi UV con l’aiuto dei granuli DHX9”.

"Gli SG DHX9 promuovono la sopravvivenza cellulare ed inducono la risposta immunitaria correlata al dsRNA e l'arresto della traduzione, differenziandoli dagli SG classici che si assemblano a valle dell'arresto della traduzione", hanno indicato gli autori dell'articolo di Cell . "DHX9 modula l'abbondanza di dsRNA negli SG DHX9 e promuove la vitalità cellulare."

Quando le cellule rilevano un danno all’RNA indotto dall’esposizione ai raggi UV, intrappolano rapidamente le molecole danneggiate nei granuli DHX9, impedendo così loro di causare ulteriori danni. Questo meccanismo di salvaguardia confina efficacemente il danno e garantisce che non si diffonda in modo incontrollabile all'interno della cellula causando ulteriore caos.

"Ciò che ci ha affascinato ancora di più è stata l'osservazione che le cellule con granuli DHX9 apparivano sempre in coppia", ha riferito Zhou. "[Ciò indica] che i granuli non si formano nella cellula madre originale danneggiata dai raggi UV, ma successivamente nelle cellule figlie appena nate."

L'ipotesi è stata confermata dall'imaging video di cellule vive. "Puoi letteralmente vedere che DHX9 normalmente risiede nel nucleo", ha sottolineato Zhou. “Ma subito dopo la divisione cellulare, quando si sono formate le due cellule figlie, si raccoglie in goccioline nel citoplasma”.

È interessante notare che la prevenzione della formazione dei granuli DHX9 nelle cellule figlie porta a una grave morte cellulare, evidenziando la capacità delle cellule figlie di individuare e nascondere l'RNA danneggiato dei loro progenitori nei granuli DHX9. “Questo processo è come fare tabula rasa, preparando [le cellule della nuova generazione] a iniziare il proprio viaggio senza trascinare con sé il bagaglio della generazione precedente”, ha osservato Akhtar.

Comprendere come le nostre cellule figlie si difendono dai danni dell’RNA parentale indotti dai raggi UV non solo approfondisce la nostra comprensione del ciclo cellulare, ma apre anche nuove possibilità per la ricerca medica. Condizioni come le scottature solari, i disturbi neurodegenerativi ed il cancro sono strettamente legati alle interruzioni nell’equilibrio dell’RNA e alle irregolarità nel ciclo cellulare.

Akhtar ha concluso che “una migliore comprensione di come una cellula appena generata riconosce e degrada selettivamente l’RNA danneggiato potrebbe portare a nuovi bersagli terapeutici per malattie caratterizzate da una cattiva gestione dell’RNA o da una disregolazione della risposta allo stress”.

ENGLISH

Cells inherit protection from one of the sun’s overlooked harms—UV-damaged RNA. Although the harms of UV-damaged RNA aren’t as well recognized as the harms of UV-damaged DNA, they shouldn’t be dismissed. UV-damaged RNA contributes to RNA-protein and RNA-RNA crosslinks that disturb RNA processing and protein synthesis—likely with deleterious health effects.

Fortunately, as scientists at the Max Planck Institute (MPI) of Immunobiology and Epigenetics have discovered, UV-damaged RNA can be sequestered by stress granules. These granules, which are formed by a dsRNA helicase called DHX9, are passed on to daughter cells along with UV-damaged RNA. Ordinarily, DHX9 remains in the nucleus unless the cell is exposed to UV radiation, which may explain why DHX9 stress granules have not been observed in mother cells.

Additional details appear in Cell, in an article titled, “RNA damage compartmentalization by DHX9 stress granules.” These details include the development of an experimental method called fluorescence-activated nonmembrane condensates isolation (FANCI). It utilizes flow cytometry sorting of fixed and sonicated cell lysates to purify stress granules (SGs).

“Our FANCI technology revealed that DHX9 SGs are enriched in damaged intron RNA, in contrast to classical SGs that are composed of mature mRNA,” the authors of the Cell article wrote. “UV exposure causes RNA crosslinking damage, impedes intron splicing and decay, and triggers DHX9 SGs within daughter cells.”

The articlThe hypothesis was confirmed by live cell video imaging. “You can literally see that DHX9 normally resides in the nucleus,” Zhou pointed out. “But shortly after cell division, when the two daughter cells have formed, it gathers into droplets in the cytoplasm.”e’s senior author, Asifa Akhtar, PhD, is a group leader and director at the MPI of Immunobiology and Epigenetics. She recalled that she was astonished when her team found that DHX9 can form droplets outside the nucleus. She said that it was “finding a giant snowball in the desert.”

The formation of extranuclear DHX9 droplets was not the only surprise for the scientists. Initially, the scientists suspected that the DHX9 granules act as a defense mechanism against DNA damage. “Contrary to this hypothesis, we found that DHX9 granules were not triggered by various forms of DNA damage stimuli,” said Yilong Zhou, PhD, the study’s first author and a researcher in Akhtar’s laboratory. “This prompted us to dig into the real trigger.”

With their FANCI technique, the researchers found that the DHX9 stress granules were packed with damaged RNA. “The damaging effect of UV light on RNA is frequently underestimated, overshadowed by its impact on DNA,” Akhtar noted. “Now, we discovered an elegant mechanism by which cells can segregate and neutralize harmful UV-damaged RNA with the help of DHX9 granules.”

“DHX9 SGs promote cell survival and induce dsRNA-related immune response and translation shutdown, differentiating them from classical SGs that assemble downstream of translation arrest,” the authors of the Cell article indicated. “DHX9 modulates dsRNA abundance in the DHX9 SGs and promotes cell viability.”

When cells detect RNA damage induced by UV exposure, they rapidly trap the damaged molecules into DHX9 granules, thereby preventing them from causing further harm. This safeguarding mechanism effectively confines the damage and ensures that it doesn’t spread uncontrollably within the cell causing further chaos.

“What fascinated us even more was the observation that cells with DHX9 granules always appeared in pairs,” Zhou related. “[This indicates] that the granules are not formed in the original UV-damaged mother cell but later on in the newly born daughter cells.”

The hypothesis was confirmed by live cell video imaging. “You can literally see that DHX9 normally resides in the nucleus,” Zhou pointed out. “But shortly after cell division, when the two daughter cells have formed, it gathers into droplets in the cytoplasm.”

Interestingly, preventing DHX9 granule formation in daughter cells leads to severe cell death, highlighting the ability of daughter cells to spot and stash away their progenitors’ damaged RNA into DHX9 granules. “This process is like wiping the slate clean, preparing [cells of the new generation] to begin their own journeys without dragging along the baggage from the previous generation,” Akhtar observed.

Understanding how our daughter cells defend themselves against UV-induced parental RNA damage not only deepens our understanding of the cell cycle but also opens up new possibilities for medical research. Conditions such as sunburn, neurodegenerative disorders, and cancer are intricately tied to disruptions in RNA balance and irregularities in the cell cycle.

Akhtar concluded that “a better understanding of how a newly generated cell selectively recognizes and degrades damaged RNA could lead to new therapeutic targets for diseases characterized by RNA mismanagement or dysregulation of the stress response.”

Da:

https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/uv-damaged-rna-in-daughter-cells-captured-by-stress-granules/?fbclid=IwAR2wFIDQtgx382AuXZ_o_jRhhQsQuFK59Clat9TRHiFDBnVvdSolAcw2Z_g