Naukowcy pod przewodnictwem dr Gang Chena z chińskiego Uniwersytetu w Hongkongu Shenzhen (Cuhk-Shenzhen) wprowadzili nowe podejście do identyfikacji i interakcji z określonymi strukturami RNA. Ich badanie, przedstawione w Komórki raporty fizycznewyjaśnia, w jaki sposób specjalnie zaprojektowane cząsteczki zwane kwasami nukleinowymi peptydowymi z podwójnym powinowactwem mogą jednocześnie przyczepić się do dwuniciowych regionów RNA, które są sekcjami RNA, w których dwa pasma są sparowane, i jednolitowane regiony RNA, w których RNA pozostaje niesparowane, w ich nie rozpaczy. skrzyżowania.
RNA, niezbędna cząsteczka w organizmach żywych, pomaga wykonywać różne funkcje, w tym regulację genów i wytwarzanie białek. Jego złożone złożone kształty, znane jako struktury wtórne, utrudniają celowanie w określone obszary. Poprzednie metody, takie jak cząsteczki syntetyczne zwane antysensownymi oligonukleotydami, które wiążą się ze specyficznymi sekwencjami RNA w celu blokowania ich funkcji, i podobne związki, działały tylko na jednoniciowych lub luźno sparowanych dwuniciowych regionach RNA, pozostawiając wiele innych ważnych struktur. Kwasy nukleinowe z podwójnym powinowactwem pokonują to ograniczenie, łącząc dwa rodzaje mechanizmów celowania. Jeden typ jest przeznaczony do elastycznego jednoniciowego RNA, podczas gdy drugi jest zbudowany do podłączania do sztywnych dwuniciowych regionów. Razem mogą ściśle wiązać się z obszarami, w których spotykają się te dwa regiony, umożliwiając nowy sposób studiowania i manipulowania RNA.
Eksperci przetestowali te cząsteczki na różnych rodzajach RNA, takich jak RNA w kształcie spinki do włosów, który tworzy strukturę podobną do pętli, mikroRNA prekursorowe, niedojrzałe formy mikroRNA, zanim staną się aktywne, oraz przekaźnik RNA, cząsteczka, która przenosi genetyczne instrukcje dotyczące dokonywania białka. Eksperymenty wykazały ich wszechstronność. Na przykład wykazali, że specyficzny kwas nukleinowy z podwójnym powinowactwem może blokować aktywność enzymu Dicer, który przecina mikroRNA prekursorowe w ich dojrzałe formy. Ta zdolność może otworzyć drzwi do regulacji poziomów mikroRNA w komórkach. W innym eksperymencie cząsteczki te zwiększyły wydajność procesu zwanego skórze rybosomalne, mechanizm niektórych wirusów, w tym SARS-COV-2 i HIV-1, do przesunięcia genetycznej ramy odczytu w celu wytworzenia niezbędnych białek. Kierując się ustrukturyzowanymi regionami w Messenger RNA, naukowcy podkreślili potencjalne zastosowania tej innowacyjnej technologii.
Dr Chen wyjaśnił: „Łącząc dwa rodzaje syntetycznych cząsteczek, osiągnęliśmy nowy poziom precyzji i programowalności w ukierunkowaniu struktur RNA”. Podkreślił, w jaki sposób ta platforma może prowadzić do nowych narzędzi do leczenia chorób lub szczegółowego badania RNA.
Co ciekawe, w badaniu zbadano również, w jaki sposób te cząsteczki mogą ukierunkować struktury RNA związane z niektórymi chorobami. Na przykład zaburzenia neurodegeneracyjne często wynikają z wadliwego składania RNA, w którym kawałki RNA są nieprawidłowo połączone. Te podwójne powinowactwo peptydowe kwasy nukleinowe mogą potencjalnie poprawić takie błędy, skupiając się na określonych obszarach strukturalnych, działając jak narzędzia molekularne, które naprawiają lub zbadają ważne konformacje RNA.
Postępy w leczeniu i badaniach ukierunkowanych na RNA nabrały tempa w ostatnich latach. To badanie stanowi znaczący krok naprzód, oferując dokładniejsze i elastyczne narzędzia do pracy z RNA. Odkrycia te torują drogę do zastosowania w leczeniu chorób i eksploracji naukowej, z obiecującym potencjałem na przyszłość.
Referencje dziennika
Lu, R., Deng, L., Lian, Y., i in. „Rozpoznanie wtórnych struktur RNA za pomocą programowalnej platformy opartej na kwasie nukleinowym”. Komórki raporty fizyczne2024, 5, 102150. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.102150
O autorze
Drang Chen jest profesorem nadzwyczajnym w School of Medicine, chiński uniwersytet w Hongkongu, Shenzhen (https://med.cuhk.edu.cn/en/teacher/164). Uzyskał tytuł BS z chemii na University of Science and Technology of China (USTC) w 2001 roku. Zrobił doktorat. Studia z prof. Douglasem Turnerem na Wydziale Chemii na University of Rochester. Jego doktorat Prace obejmowały badania termodynamiczne i NMR wewnętrznych pętli RNA. Lepsze zrozumienie zależności sekwencji termodynamiki dla struktur RNA poprawi dokładność programów prognozowania struktury wtórnej RNA, takich jak MFold i Rnastruktura. Zdobył doktorat. W 2005 r. Był doktorem w laboratorium prof. Ignacio Tinoco na Wydziale Chemii na University of California w Berkeley od stycznia 2006 r. Do czerwca 2009 r. Jego badania w Laboratorium Tinoco odbyły przez laserowe pincety optyczne, które zapewniały nowe wgląd w regulację ramy czytania rybosomalnego przez struktury mRNA działające CIS. Był współpracownikiem badawczym w laboratorium Prof. Davida Millar w Departamencie Biologii Molekularnej w Scripps Research Institute, pracując nad montażem HIV-1 Rev-RRE przy użyciu technik fluorescencji jednoskulowej. W lipcu 2010 r. Dołączył do wydziału w Wydziale Chemii i Chemii Biologicznej na Nanyang Technological University w Singapurze. Dołączył do Cuhk-Shenzhen w 2020 roku.
