Glavni Novice RNA se zaveže v vozle, nato pa se razveže v očarljivem videu

RNA se zaveže v vozle, nato pa se razveže v očarljivem videu

Ta GIF prikazuje kratek posnetek zvijanja RNK, ki ga izdelujejo celični stroji

(Zasluge za sliko: Julius Lucks/Northwestern University)

Osupljivi novi videoposnetki prikazujejo, kako se RNA – genetska molekula, ki celicam pove, kako zgraditi beljakovine – med nastajanjem zapleta v nore vozle, da bi se v zadnji sekundi razvozlala, in to na način, ki je znanstvenike presenetil.

Videoposnetki visoke ločljivosti prikazujejo poskakujočo conga linijo nukleotidov, gradnikovRNA; ko se posamezna veriga RNK daljša, ti nukleotidi plešejo in se zvijajo v različne tridimenzionalne oblike, ki se najprej premikajo v eno konformacijo in nato v drugo. Ko je RNA popolnoma sestavljena, prevzame svojo končno obliko, ki narekuje, kako lahko sodeluje z drugimi molekulami in beljakovinami v celici.

Toda na poti se lahko RNA ujame v 'vozle', ki jih je treba razvezati, da se pojavi ta končna oblika.

'Torej se mora RNK izogniti,' je dejal avtor študije Julius Lucks, izredni profesor kemijskega in biološkega inženirstva ter član Centra za sintezno biologijo na univerzi Northwestern. RNK ne bo delovala pravilno, če ostane ujeta v napačnem vozlu, kar pomeni vozel, ki ovira njeno končno obliko, je dejal. Presenetljivo je bilo, kako se je rešil iz te pasti. … To smo odkrili šele, ko smo imeli videoposnetke visoke ločljivosti.'

Sorodno: Genetika v številkah: 10 mamljivih zgodb

V novi študiji, objavljeni 15. januarja v reviji Molekularna celica , Lucks in njegovi kolegi so ustvarili svoje videoposnetke RNK z uporabo eksperimentalnih podatkov in računalniškega algoritma. Cilj je bil povečati nastanek RNA, da bi bolje razumeli osnovno celično biologijo in utrli pot boljšim zdravljenjem bolezni, povezanih z RNA.

V poskusih je ekipa uporabila posebno vrsto RNK, imenovano RNK delcev za prepoznavanje signala (SNP), evolucijsko starodavno molekulo, ki jo najdemo v vseh kraljestvih življenja. To RNK so uporabili kot model, saj služi temeljni funkciji v mnogih vrstah celic.

Za povečavo kako celice zgraditi to RNK, je ekipa uporabila kemikalije, da je ustavila proces gradnje. Ko so RNA dodali nove nukleotide, so raziskovalci pritisnili na pavzo in nato zabeležili, kako so ti nukleotidi medsebojno vplivali na druge, ki so že bili v vrsti, in kakšne oblike so vsi skupaj oblikovali. Z zajemanjem podatkov iz številnih posameznih molekul RNA je ekipa razvila posnetke tega, kako se RNA na splošno gradi skozi čas.

Ti posnetki so služili kot posamezni okvirji v tem, kar je postalo njihov zadnji video posnetek tvorbe RNK. Tu je nastopil računalniški model. Algoritem je v bistvu združil posamezne sličice v mini filme in zapolnil vrzeli med sličicami z najverjetnejšimi interakcijami nukleotidov. V teh videih je ekipa opazila, kako se je RNK zapletla v zapletene vozle, ki bi, če bi jih zavezali, naredili celotno molekulo neuporabno.

'Zloži se v to stanje pasti in tam nekako ostane,' je dejal Lucks. SNP RNA naj bi se oblikovala v obliki, ki spominja na lasnico, in zdi se, da te pasti ovirajo. Toda ko se v zaporedje doda več nukleotidov, se novi nukleotidi razvozlajo in razvozlajo vozel tako, da premaknejo nukleotide, ki so zapleteni v notranjosti.

'Ta zadnji mali nukleotid je kot sprožilec', ki omogoča, da se celotna RNK vrne v pravilno konformacijo, je dejal Lucks. Pomislite na zadnji pregib v projektu origami, ki nenadoma spremeni naguban kos papirja v ljubkega metulja. V videoposnetkih se nukleotidi, poudarjeni s temno vijoličasto, zvijejo, temno rožnati nukleotidi pa jih pomagajo osvoboditi, je opozoril Lucks.

Učenje, kako se RNA zapleta in razpleta, je ključno za razumevanje delovanja celic in nastajanja beljakovin; raziskava lahko pomaga tudi pri odpravljanju bolezni, pri katerih RNA ne deluje pravilno ali se določena beljakovina ne more oblikovati, kot npr spinalna mišična atrofija in nalezljive bolezni, kot je COVID-19 ki jih povzročajo virusi RNA, po izjavi .

Veliko vprašanje je, ali se lahko RNA večinoma sama razplete iz teh vozlov ali včasih potrebuje pomožne beljakovine, da olajša proces. Možno je, da nekateri proteini delujejo kot tako imenovani 'RNA chaperones' in pomagajo izklesati molekulo v njeno končno obliko, je dejal Lucks. Dodal je, da gre morda za kombinacijo obojega, čeprav je to na tej točki špekulativno.

Prvotno objavljeno na Live Science.

Zanimivi Članki