Uus rakendus näitab tuhandete RNA molekulide 2-D struktuuri

Uus rakendus näitab tuhandete RNA molekulide 2-D struktuuri
Uus rakendus näitab tuhandete RNA molekulide 2-D struktuuri
Anonim

"Selleks on rakendus." Teadlaste kaadrile tähendab tuttav fraas peagi seda, et nad saavad oma iPhone'i sisestada pagaripärmi spetsiifilise RNA ja näha selle kahemõõtmelist struktuuri – tänu Stanfordi ülikooli teadlaste välja töötatud uuele tehnoloogiale.

Rakendus on lahe, kuid see on tõeliseks edusammuks vaid akende kaunistamine: esimest korda on võimalik eksperimentaalselt jäädvustada globaalne hetktõmmis tuhandete RNA molekulide konformatsioonist rakus.See leid on oluline, sest hiljuti on näidatud, et see väike DNA õde on palju keerulisem, kui varem arvati.

"Me arvasime, et RNA on lihts alt pikk ja diskett string, mis edastab juhised DNA-st raku valgu kogunemispunktidesse," ütles dermatoloogia dotsent Howard Chang, MD, PhD. "Kuid nüüd õpime, et sageli määrab selle funktsiooni molekuli struktuur – ja mitte ainult selle nukleotiidtähtede järjestus. Seega asusime välja töötama meetodi, mis suudab kaardistada kogu rakus oleva RNA struktuuri."

Septembris avaldatava uuringu vanemautorid on Chang, kes valiti eelmisel aastal Howard Hughesi meditsiiniinstituudi varajaseks karjääriteadlaseks, ja Eran Segal, PhD Weizmanni teadusinstituudist Iisraelis. 2 Looduses. Michael Kertesz, PhD, varem Weizmanni Instituudis ja praegu Stanfordi bioinseneri osakonna järeldoktor, ja Stanfordi kraadiõppur Yue Wan on kaasautorid.

Aastaid oli RNA tuntud ainult oma rolli poolest nukleotiidjärjestuste kujul teabe edastamisel raku tuumas olevast DNA-st tsütoplasmas asuvatesse valgutehastesse. Nüüd teame, et RNA-d kontrollivad paljusid geeniregulatsiooni ja -funktsiooni aspekte.

Võrreldes DNA-ga – suhteliselt paindumatu, paaristatud nukleotiidide kaheahelaline, mis keerlevad üksteise ümber heeliksi moodustumisel – on RNA tõeline tsirkuse moonutaja. See võib end tagasi voltida, moodustades tüvi- ja silmusstruktuure, ning need struktuurid võivad üksteisega seostuda pseudosõlmedena, mis võivad ümber keerduda ja … no saate aru. Seni oli ainus viis teada saada, millist kuju konkreetne RNA molekul eelistab, viia läbi töömahukas katseseeria, mis keskendus just sellele molekulile. Kuid oli vaja pingutada, et täielikult mõista, mida see kambris teha võib.

Teadlased kasutasid ära sügavsekveneerimismeetodite hiljutine väljatöötamine, mis võimaldab teadlastel analüüsiks samaaegselt järjestada miljoneid nukleotiidide fragmente.Nad töötlesid Saccharomyces cerevisiae (tuntud ka kui pagaripärmi) enam kui 3000 valku kodeerivat RNA molekuli struktuurispetsiifiliste ensüümidega (üks lõikab ainult üheahelalisi nukleotiide kindlates järjestustes ja teine ​​aga ainult kaheahelalisi, või paaris, RNA järjestused). Seejärel sekveneerisid nad fragmendid ja lõigasid kokku iga RNA molekuli struktuuri protsessis, mida nad nimetavad "RNA struktuuri paralleelanalüüsiks" või PARS-iks.

"Nüüd on võimalik RNA struktuuri palju kiiremini ja põhjalikum alt vaadata," ütles Chang. "Nüüd näeme mustreid, mis varem ei olnud ilmsed, ja hakkame RNA-sid kategoriseerima struktuuri, mitte järjestuse järgi."

Mõned nende tuvastatud mustrid olid üllatavad. Uurijad leidsid, et RNA piirkondadel, mis kodeerivad spetsiifilisi valgu juhiseid, on tavaliselt rohkem sekundaarset struktuuri kui teistel piirkondadel ja et RNA transkripti algust, keskosa ja lõppu on võimalik tuvastada lihts alt selle struktuuri analüüsides.Lõpuks leidsid nad, et sarnaste funktsioonidega RNA molekulidel on sageli sarnane struktuur – võib-olla selleks, et neid paremini rakus kindlatesse kohtadesse suunata.

Teadlased katsetasid oma tehnikat pagaripärmi peal, kuna tegemist on hästi uuritud organismiga, mille RNA molekulide arv on korraga töös suhteliselt piiratud (umbes 3000 vs. 10 000 inimesel). Kuid nad kavatsevad varsti võidelda teiste organismidega ja laiendada oma analüüsi, et hõlmata regulatiivseid RNA-sid, mis ei kanna valkude moodustamise juhiseid.

"Avastamiseks on veel palju teavet," ütles Chang. "See on vaid hetktõmmis RNA-dest eraldi. Kuid me saame seda teavet kasutada bioloogilise ülevaate saamiseks selle kohta, kuidas RNA struktuurid võivad erinevates tingimustes muutuda. On keerukuse tasemeid, millest me alles hakkame aru saama."

Teadlased arendavad oma andmetega ka otsitavat veebisaiti (http://genie.weizmann.ac.il/pubs/PARS10/index.html). Ja siis on see iPhone'i rakendus. "Nüüd saate oma telefoni kasutada struktuuride otsimiseks ja RNA järjestuste leidmiseks," ütles Chang.

Lisaks Weizmanni Instituudi teadlastele tegid Stanfordi teadlased koostööd kolleegidega Californias Foster Citys asuvast Harvardi laiast instituudist ja elutehnoloogiast. Uurimist toetasid riiklikud terviseinstituudid ja Howard Hughesi meditsiiniinstituut.

Populaarne teema