观察RNA开关“开”和“关”

类似于一个电灯开关,RNA开关(称为riboswitches)确定哪些基因“上”和“关闭。“虽然这可能看起来像一个简单的过程,这些交换机的内部运作困扰了生物学家数十年。

现在奥尔巴尼由西北大学和大学的研究人员发现了RNA的一部分顺利侵入和取代的另一部分相同的RNA,使结构能够迅速而显著的改变形状。被称为“链位移”,这种机制似乎开关基因表达从“on”到“关闭”。

使用模拟他们去年推出,研究人员发现,近距离看慢动作模拟riboswitch和行动。亲切地称为R2D2(简称“重建RNA动力学数据”),新的RNA在三维仿真模型绑定到一个复合,沿着它的长度和折叠通信将基因“打开”或“关闭”。

这些发现可能产生潜在的影响工程新RNA-based诊断和设计成功的药物靶RNA治疗疾病。

研究结果发表在今天新发表的论文(3月28日)在《核酸研究(NAR),已指定的研究是一个“突破的文章。突破的文章“NAR储备地位最具影响力研究回答长期以来在核酸研究的问题。

“我们已经发现了这个链驱替机理发生在其他类型的RNA分子,表明这可能是一个潜在的普遍性的RNA折叠,”西北大学的说朱利叶斯·b·挚这项研究的负责人之一,他。“我们开始发现不同类型的RNA分子之间的相似之处,这可能最终导致RNA折叠和功能的设计规则。”

菜是一个教授在西北大学化学和生物工程麦考密克工程学院和的一员合成生物学中心和生命的化学过程。他和艾伦·陈共同研究,大学化学副教授在纽约奥尔巴尼。

R2D2的“突破性的方法”

尽管RNA折叠发生在人体每秒超过1亿亿次,每次一个基因表达在细胞——研究人员过程知之甚少。帮助可视化和理解的神秘而十分重要的过程,挚和陈公布R2D2去年,在《华尔街日报》发表的一篇论文分子细胞。

利用技术平台开发的挚的实验室,R2D2捕获数据与RNA折叠的RNA。然后,它使用计算工具来我和组织数据,揭示地方RNA折叠,折叠后会发生什么。安琪拉,前五的学生,输入该数据转换为计算机模型来生成准确的折叠过程的视频。

“有什么突破性的R2D2方法…是它结合了实验数据与预测RNA折叠在核苷酸水平算法在原子层面上模拟RNA折叠ultra-slow运动,“弗朗西斯·柯林斯博士说,美国国立卫生研究院的主任他2021年2月的博客。“虽然其他计算机模拟已经出现了几十年,他们急需这个复杂的折叠过程的实验数据来证实他们的数学建模。

长途通信

而挚和陈之前的模拟可视化的折叠一个古老的RNA称为SRP,新电影模型riboswitch从枯草芽孢杆菌,一种常见的土壤细菌中发现的。

Riboswitches有两个基本部分。绑定到一个复合一部分。取决于复合绑定,第二部分使RNA折叠成一个形状,让它来控制基因的表达。而这两个部分相互交织和重叠在许多riboswitches,枯草芽孢杆菌是不同的。

“奇怪的是,他们相隔很长一段距离,但束缚分子会引起大的功能变化,“挚说。“如果一端化学结合,那么这怎么沟通下游的另一端RNA吗?这是一个谜。”

挚,陈和他们的团队发现riboswitch可能沟通下游链驱替机理。化学绑定,链交换过程触发结构切换“开”和“关”的状态。

优化RNA药物、诊断

有了这个新的理解,挚认为舞台设置优化riboswitch执行有用的任务。开关可用于合成基于诊断,例如,工程将“on”的环境污染物。通过研究这个riboswitch,研究人员还将学习的课程,可能会导致新方法创建RNA-targeted药物或抗生素的新类。

“许多疾病很可能在RNA水平引起的时候,“挚说。“我们知道,越多越好,我们可以设计靶向给药和RNA RNA治疗。”

参考:程L,白色EN,布兰德问,于我,陈AA,挚简森-巴顿。Cotranscriptional RNA链交换基础purine-sensing转录riboswitch基因调控机制。核酸的研究。2022:gkac102。doi:10.1093 / nar / gkac102。

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。