De laatste jaren zien onderzoekers steeds meer aanwijzingen dat RNA niet enkel binnen maar ook buiten de cel een rol speelt bij allerlei processen. Inmiddels is RNA aan het oppervlak van verschillende zoogdiercellen aangetroffen. Of dit een daadwerkelijk duidt op een functionele rol werd nog betwist. Het RNA zou namelijk ook afkomstig kunnen zijn uit dode cellen, zo zeggen sommige onderzoekers, en zich vervolgens via non-specifieke interacties aan levende cellen hechten.  

Een team onder leiding van biochemici Jack Li van de Universiteit Utrecht en Bhagyashree S. Joshi, ten tijde van het onderzoek verbonden aan de Technische Universiteit Delft en nu aan het Whitehead Institute (VS), laat nu zien dat RNA-moleculen wel degelijk een functie uitoefenen aan het oppervlak van verschillende cellen. Zo helpt het uitwendige RNA immuunreceptoren beter te binden aan het doelwit. 

De resultaten komen voort uit een nauwe samenwerking tussen onder meer de Universiteit Utrecht, Technische Universiteit Delft, het Leids Universitair Medisch Centrum en de Radboud Universiteit. Samen laten de onderzoekers zien dat de RNA-ketens deel uitmaken van een driedelig complex. Hierbij hechten lange suikermoleculen – heparaansulfaten – aan het celoppervlak en zorgen RNA-bindende eiwitten voor de connectie tussen RNA en de suikerketen. Li: ‘We hebben aangetoond dat RNA-moleculen aan celoppervlakken zitten aan de hand van specifieke interacties, en geven een moleculair model voor de complexen die deze vormen.’ 

Sensor  

Voor hun studie ontwikkelden de onderzoekers een sensor die aan het oppervlak-RNA bindt. Hierbij lieten ze zich inspireren door Toll-like receptor 7 (TLR7), een eiwit uit het immuunsysteem dat onder andere aan viraal of bacterieel RNA bindt om een immuunrespons op te wekken. ‘We maakten hier een recombinante, fluorescent getagde sensor van, voegden deze toe aan levende zoogdiercellen en pikten een signaal op’, zegt Li. ‘Zodra we vervolgens een enzym toevoegden dat RNA afbreekt, verdween het signaal. Dat liet ons zien dat de sensor werkte.’  

Met behulp van de sensor en genetische screening zochten de onderzoekers naar moleculen die een rol speelden in de aanwezigheid van oppervlak-RNA. Hiervoor werkten ze met verschillende celpopulaties, waarbij ze in elke populatie slechts één eiwit uitschakelden. Met hun TLR7-sensor achterhaalden ze vervolgens bij welke populaties het signaal verdween. Ze ontdekten dat dit gebeurde bij afwezigheid van enzymen die betrokken zijn in de aanmaak van heparaansulfaten. Li: ‘Toen we onder de microscoop zagen dat deze suikers co-lokaliseerden met oppervlak-RNA, concludeerden we na meerdere validatie-experimenten dat ze nodig zijn voor de aanwezigheid van RNA aan het celoppervlak.’   

Checkpoint 

Aangezien RNA-moleculen en heparaansulfaten beiden negatief geladen zijn, vermoedden de onderzoekers dat een eiwit ze aan elkaar moest binden. Met behulp van proximity labeling en proteomics identificeerden ze daarom alle eiwitten die zich nabij het oppervlak-RNA bevonden. ‘Hiervoor koppelden we de TLR7-sensor aan ascorbaatperoxidase, een enzym dat een chemische reactie katalyseert om fluorescente tags aan omliggende eiwitten te hangen’, zegt Li. ‘We ontdekten dat veel van de eiwitten om de sensor heen RNA-bindende eiwitten waren. In verdere proeven zagen we dat deze inderdaad nodig zijn om de suikers en RNA te verbinden.’ 

Onder de vele nabije eiwitten troffen de onderzoekers ook het immuuncheckpoint-eiwit poliovirusreceptor (PVR), of CD155, aan; een ‘rem’ op het immuunsysteem. Li: ‘We vroegen ons af of het oppervlak-RNA de interacties van PVR met andere receptoren reguleert.’ 

Daarop testten ze verschillende recombinante receptoren waarvan bekend is dat ze aan PVR binden. Hierbij ontdekten ze dat KIR2DL5, een receptor die natural killer cellen remt, veel beter bond aan PVR als RNA aanwezig was. De resultaten maken daarmee aannemelijk dat het RNA beïnvloedt hoe immuuncellen andere cellen herkennen.   

Breed toegankelijk 

Waar Li dit onderzoek als postdoc begon in Leiden en Delft, bouwt hij deze onderzoekslijn inmiddels verder uit met zijn eigen onderzoeksgroep in Utrecht. ‘We zijn hard aan het werk om het protocol rond de sensor te optimaliseren en breed toegankelijk te maken. Zo “democratiseren” we dit vakgebied.’ 

Zelf wil hij met zijn groep achterhalen hoe oppervlak-RNA het binden van receptoren reguleert. Daarnaast zullen ze dieper ingaan op de RNA-complexen. ‘We willen weten uit wat voor RNA deze bestaan, en verder bestuderen welke RNA-bindende eiwitten aan welke RNA-sequenties binden.’ 

Z. Li, B.S. Joshi, et al., Cell-surface RNA forms ternary complex with RNA-binding proteins and heparan sulfate to recruit immune receptors, Molecular Cell (2025), doi:10.1016/j.molcel.2025.11.020