Клетки должны экспрессировать правильные гены для выполнения основных функций жизни. Когда гены экспрессируются, они транскрибируются в молекулы РНК, которые транслируются в белки. Этот простой процесс на самом деле гораздо сложнее и тщательно контролируется различными клетками. Иногда небольшие части молекул РНК содержат короткие последовательности, известные как рибопереключатели, которые могут помочь контролировать экспрессию генов. Большинство рибопереключателей были обнаружены у бактерий.
Молекулы РНК обладают огромным потенциалом и могут быть использованы в качестве терапии широкого спектра заболеваний. Ученые узнали больше о внутренней работе этих сложных молекул.
Команда исследователей, исследующих рибопереключатели, создала метод их анализа, называемый R2D2, что является сокращением от «восстановления динамики РНК по данным», метода, который моделирует структуру РНК в трех измерениях. Этот метод позволил исследователям визуализировать регуляцию экспрессии генов молекулой РНК; одна часть РНК может удалить другую в процессе, известном как смещение нити, которое может быстро отключить экспрессию генов. Результаты были опубликованы в исследованиях нуклеиновых кислот.
«Мы обнаружили, что этот механизм смещения нити встречается в других типах молекул РНК, что указывает на то, что это может быть потенциальной общностью сворачивания РНК», — сказал соавтор исследования Джулиус Б. Лакс, профессор химической и биологической инженерии в Северо-Западном университете. «Мы начинаем находить сходство между различными типами молекул РНК, что в конечном итоге может привести к правилам проектирования РНК для сворачивания и функционирования».
В организме человека молекула РНК сворачивается каждый раз, когда экспрессируется ген, примерно 10 квадриллионов раз в секунду. Об этом фундаментальном процессе еще многое предстоит узнать. R2D2, метод, о котором сообщалось в прошлом году в Molecular Cell, может помочь ученым раскрыть больше о сворачивании РНК.
Когда молекулы РНК сворачиваются, R2D2 собирает данные о процессе, которые затем обрабатываются вычислительными инструментами. Затем могут быть созданы компьютерные модели процесса.
Директор NIH доктор Фрэнсис Коллинз описал метод R2D2 как «новаторский», потому что компьютерное моделирование, которое он создает, было подтверждено экспериментальными данными.
Ученый также отметил, что в ближайшем будущем возможно будет спроектировать рибопереключатели для выполнения определенных задач. Например, рибосвитч может включаться при воздействии чего-либо в окружающей среде, чтобы действовать как своего рода диагностика.
