ЯК ФОРМУЄТЬСЯ РНК: НОВІ ВІДЕО

20 січня 2021 року

 Нові вражаючі відеоролики (в кінці цієї статті) показують, як РНК – генетична молекула, яка повідомляє клітинам, як будувати білки – заплутується у складні вузли в міру свого формування. РНК заплутується в вузлики. Відео з високою роздільною здатністю зображують конголінію нуклеотидів, будівельних блоків РНК. У міру того, як один ланцюг РНК стає довшим, ці нуклеотиди танцюють і скручуються в різні тривимірні форми, звиваючись спочатку в одну конформацію, а потім в іншу. Після повного складання РНК приймає свою остаточну форму, що визначає, як вона може взаємодіяти з іншими молекулами і білками в клітині. Але по шляху РНК може потрапити в "вузли", які необхідно розв'язати, щоб з'явилася остаточна форма. "Значить, РНК повинна вибратися з цього", – сказав автор дослідження Джуліус Лакс , доцент кафедри хімічної і біологічної інженерії і член Центру синтетичної біології Північно-Західного університету.



За його словами, РНК не буде функціонувати правильно, якщо залишиться в пастці неправильного вузла, тобто вузла, який буде заважати формуванню остаточної форми. "Що було дивно, так це те, як РНК вибирається з цієї пастки... Це було виявлено тільки тоді, коли у нас були відео з високою роздільною здатністю". У новому дослідженні, опублікованому 15 січня о журналі Molecular Cell, Лакс і його колеги створили свої відеоролики про РНК, використовуючи експериментальні дані та комп'ютерний алгоритм. Мета полягала в тому, щоб докладніше розглянути процес формуєвання РНК як для кращого розуміння базової біології клітини, так і для того, щоб прокласти шлях до кращого лікування захворювань, пов'язаних з РНК. В експериментах команда використовувала особливий вид РНК, який називають РНК-частинками розпізнавання сигналу (signal recognition particle – SNP), еволюційно давню молекулу, виявлену в усіх формах життя. Вони використовували цю РНК в якості моделі, оскільки вона виконує фундаментальну функцію у багатьох типах клітин. Щоб побачити, як клітини будують цю РНК, дослідники використовували хімічні речовини, щоб призупинити процес будівництва. Коли до РНК додавалися нові нуклеотиди, дослідники робили паузу, а потім записували, як ці нуклеотиди взаємодіяли з іншими, що вже входили до складу молекули, і які форми всі вони утворювали разом. Зібравши дані від безлічі окремих молекул РНК, команда розробила моментальні знімки того, як РНК зазвичай будує себе в часі. Ці знімки служили окремими кадрами в тому, що згодом стало їх фінальними відеозаписами утворення РНК.
 


Графічний реферат статті

 

Ось тут і з'явилася комп'ютерна модель. Алгоритм, по суті, об'єднав окремі кадри в міні-фільми і заповнив проміжки між кадрами найбільш ймовірними взаємодіями нуклеотидів. У цих відеороликах команда помітила, як РНК заплуталася в складні вузли, які, якщо їх залишити пов'язаними, зроблять всю молекулу даремною. "Вона складається в цей стан пастки і як би залишається там", – сказав Лакс. Передбачається, що SNP-РНК має характерну форму, що нагадує шпильку, і ці пастки, здається, заважають. Але в міру того, як до послідовності додається більше нуклеотидів, нові нуклеотиди накидаються, щоб розплутати вузол, витісняючи заплутані всередині нуклеотиди. "Цей останній маленький нуклеотид схожий на «спусковий механізм», який дозволяє всій РНК прийняти правильну конфыгурацію", – сказав Лакс. Згадайте про останню складку в проекті орігамі, яка раптово перетворює пом'ятий аркуш паперу в милого метелика. За словами Люкса, на відео нуклеотиди, виділені темно-фіолетовим кольором, збираються в вузол, а темно-рожеві – допомагають звільнити їх. Вивчення того, як РНК переплітається і розплутується, є ключем до розуміння того, як функціонують клітини і як утворюються білки; дослідження також може допомогти при захворюваннях, де РНК не працює належним чином або конкретний білок не може формуватися, наприклад, спінальної м'язової атрофії, а також при інфекційних захворюваннях, таких як COVID-19, які викликані РНК вірусів". Велике питання полягає в тому, чи може РНК в самостійно розплутуватися з цих вузлів чи іноді їй потрібні допоміжні білки, щоб полегшити цей процес. Можливо, деякі білки діють як так звані "шаперони РНК" і допомагають надати молекулі її остаточну форму, сказав Лакс. Він додав, що це може бути комбінація того й іншого, хоча на даний момент ця гіпотеза є спекулятивною.

Джерела: 12345678

Підготував проф. Віктор Трокоз

 
 
 
 

Регіональні навчальні заклади (синій)Набір на навчання (синій)_2015Захисти дисертацій

Натисніть «Подобається», щоб читати
новини НУБіП України в Facebook