«Сворачивание РНК – это динамический процесс, который является фундаментальным для жизни», – сказал Юлиус Б. Удача, руководившая исследованием. "РНК – действительно важный элемент диагностического и терапевтического дизайна. Чем больше мы знаем о сворачивании и сложностях РНК, тем лучше мы можем разработать методы лечения."
Используя данные экспериментов по сворачиванию РНК, исследователи создали первые в мире фильмы о том, как сворачивается РНК, производимая клеточными механизмами.
Просматривая свои видеоролики об этом сворачивании, исследователи обнаружили, что РНК часто сворачивается неожиданными, возможно, не интуитивными способами, такими как завязывание себя в узлы, а затем немедленно развязывается, чтобы достичь своей окончательной структуры.
«Складывание складок происходит в вашем теле более 10 квадриллионов раз в секунду», – сказал Люкс. "Это происходит каждый раз, когда ген экспрессируется в клетке, но мы так мало о нем знаем.
Наши фильмы позволяют нам, наконец, впервые увидеть, как происходит сворачивание."
Исследование будет опубликовано в январе.
15 в журнале Molecular Cell.
Люкс – доцент кафедры химической и биологической инженерии в Северо-западной инженерной школе Маккормика и член Северо-западного центра синтетической биологии. Он руководил работой вместе с Аланом Ченом, доцентом химии в Университете Олбани.
Хотя видео сворачивания РНК действительно существуют, компьютерные модели, которые их генерируют, полны приближений и предположений. Команда Люкса разработала технологическую платформу, которая собирает данные о сворачивании РНК по мере ее создания. Затем его группа использует вычислительные инструменты для сбора и систематизации данных, выявляя точки, в которых РНК сворачивается, и что происходит после того, как она сворачивается. Анджела Ю, бывшая ученица школы Удача, ввела эти данные в компьютерные модели для создания точных видеозаписей процесса складывания.
«Информация, которую мы даем алгоритмам, помогает компьютерным моделям исправиться», – сказал Люкс. "Модель делает точное моделирование, которое согласуется с данными."
Лакс и его сотрудники использовали эту стратегию для моделирования сворачивания РНК, называемой SRP, древней РНК, обнаруженной во всех царствах жизни.
Молекула известна своей фирменной формой шпильки. При просмотре видео исследователи обнаружили, что молекула связывается в узел и очень быстро развязывается. Затем он внезапно превращается в правильную структуру, похожую на шпильку, используя элегантный путь складывания, называемый опосредованным смещением прядей.
«Насколько нам известно, такого никогда не наблюдалось в природе», – сказал Люкс. «Мы думаем, что РНК эволюционировала, чтобы развязать себя от узлов, потому что, если узлы сохраняются, это может сделать РНК нефункциональной.
Структура настолько важна для жизни, что ей пришлось развиваться, чтобы найти способ выйти из узла."
Исследование «Вычислительная реконструкция путей сворачивания котранскрипционной РНК из экспериментальных данных выявляет реорганизацию неместных промежуточных продуктов сворачивания» было поддержано Национальным институтом здравоохранения (номера наград T32GM083937, 1DP2GM110838 и GM120582), Национальным научным фондом (номера наград MCB1651877 и 1914567) и фонды Серла в The Chicago Community Trust.
Видео: https: // www.YouTube.com / watch?v = 2XTi9LG9NnU & feature = emb_logo