Νέα εντυπωσιακά βίντεο δείχνουν πώς το RNA – το γενετικό μόριο που λέει στα κύτταρα πώς να χτίσουν πρωτεΐνες – μπερδεύεται σε κόμπους καθώς σχηματίζεται, και ξεμπερδεύεται το τελευταίο δευτερόλεπτο με έναν τρόπο που εξέπληξε τους επιστήμονες.
Τα βίντεο υψηλής ανάλυσης απεικονίζουν μια κινούμενη σειρά νουκλεοτιδίων, των δομικών στοιχείων του RNA. Καθώς το μονό σκέλος του RNA μεγαλώνει σε μήκος, τα νουκλεοτίδια «χορεύουν» και στριφογυρίζουν σχηματίζοντας διαφορετικά τρισδιάστατα σχήματα.
Μόλις «συναρμολογηθεί» πλήρως, το RNA παίρνει το τελικό του σχήμα, το οποίο υπαγορεύει το πώς μπορεί να αλληλεπιδράσει με άλλα μόρια και πρωτεΐνες στο κύτταρο. Στο μεταξύ όμως, το RNA μπορεί να μπλεχτεί σε «κόμπους» από τους οποίους θα πρέπει βγει για να σχηματίσε την τελική του μορφή.
Το RNA δεν θα λειτουργήσει σωστά αν παραμείνει παγιδευμένο σε λάθος κόμπο, δηλαδή σε έναν κόμπο που θα παρεμποδίσει το τελικό του σχήμα, είπε. «Αυτό που ήταν εκπληκτικό είναι πώς κατάφερε να βγει από αυτήν την παγίδα. Αυτό το ανακαλύψαμε μόνο όταν είδαμε τα βίντεο υψηλής ανάλυσης», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Τζούλιους Λουκς, αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιολογικής μηχανικής και μέλος του Κέντρου Συνθετικής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Northwestern.
Στη νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 15 Ιανουαρίου στο περιοδικό «Molecular Cell», ο Λουκς και οι συνεργάτες του δημιούργησαν τα βίντεο του RNA χρησιμοποιώντας πειραματικά δεδομένα και έναν αλγόριθμο για υπολογιστές. Ο στόχος των επιστημόνων, ήταν να μελετήσουν πώς σχηματίζεται το RNA, ώστε να κατανοήσουν καλύτερα την βασική βιολογία των κυττάρων, αλλά και για να ανοίξουν τον δρόμο για την έρευνα νέων θεραπειών για ασθένειες που σχετίζονται με το RNA. Στα πειράματα, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα συγκεκριμένο είδος RNA που ονομάζεται «σωματίδιο αναγνώρισης σήματος» (SNP), ένα αρχαίο μόριο που εντοπίζεται σε όλες τις μορφές ζωής. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν αυτόν τον τύπο RNA ως μοντέλο καθώς εξυπηρετεί μια θεμελιώδη λειτουργία σε πολλά είδη κυττάρων.
Για να μελετήσουν τον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα δημιουργούν αυτό το RNA, η ομάδα χρησιμοποίησε χημικές ουσίες για να σταματήσει τη διαδικασία κατασκευής του. Έτσι, όταν τα νέα νουκλεοτίδια προστέθηκαν στο RNA, οι ερευνητές σταμάτησαν για λίγο τη διαδικασία και κατέγραψαν πώς αλληλεπιδρούν με άλλα που βρίσκονταν ήδη στη σύνθεση και ποια σχήματα δημιούργησαν. Η ομάδα κατέγραψε τα δεδομένα πολλών μεμονωμένων μορίων RNA και στη συνέχεια απαθανάτισε το πώς το RNA δημιουργείται μέσα στο χρόνο.
Αυτά τα στιγμιότυπα χρησίμευσαν ως μεμονωμένα καρέ στα βίντεο του RNA, τα όποια «μόνταρε» ο αλγόριθμος σε μίνι ταινίες και γέμισε τα κενά μεταξύ τους με τις πιο πιθανές αλληλεπιδράσεις νουκλεοτιδίων. Σε αυτά τα βίντεο, η ομάδα παρατήρησε πώς το RNA μπλέχτηκε σε πολύπλοκους κόμπους, οι οποίοι εάν παραμείνουν δεμένοι, καθιστούν άχρηστο ολόκληρο το μόριο.
«Παγιδεύεται και παραμένει εκεί» , εξηγεί στο Live Science ο Λούκς. Κανονικά, το SNP RNA πρέπει να πάρει το σχήμα μιας φουρκέτας και αυτές οι παγίδες φαίνεται να το παρεμποδίζουν. Ωστόσο, καθώς προστίθενται όλο και περισσότερα νουκλεοτίδια στην ακολουθία, τα νέα νουκλεοτίδια κινούνται έτσι ώστε να ξεδιπλώσουν τον κόμπο μετατοπίζοντας τα άλλα που είναι παγιδευμένα μέσα.
«Αυτό το τελευταίο μικρό νουκλεοτίδιο είναι σαν μια σκανδάλη» που επιτρέπει σε ολόκληρο το RNA να πάρει το σωστό σχήμα, λέει ο Λουκς. Στα βίντεο, τα νουκλεοτίδια που μπλέκονται απεικονίζονται με σκούρο μοβ χρώμα και εκείνα που τα απελευθερώνουν, με σκούρο ροζ.
Αυτές οι νέες πληροφορίες σχετικά με το RNA αποτελούν το κλειδί για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των κυττάρων και του τρόπου σχηματισμού των πρωτεϊνών. Η έρευνα αυτή μπορεί επίσης να βοηθήσει στην αντιμετώπιση ασθενειών όπου το RNA δεν λειτουργεί σωστά ή στην περίπτωση που μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη δεν μπορεί να σχηματιστεί, εξαιτίας μιας μολυσματικής ασθένειας όπως η COVID-19, σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Ένα μεγάλο ερώτημα είναι αν το RNA μπορεί σε γενικές γραμμές να ξεμπλέκει αυτούς τους κόμπους ή αν χρειάζεται βοηθητικές πρωτεΐνες για να διευκολύνει αυτή τη διαδικασία. Είναι πιθανό ότι ορισμένες πρωτεΐνες δρουν ως «συνοδοί RNA» και βοηθούν στη διαμόρφωση του μορίου στην τελική του μορφή, είπε ο Λούκς. Πρόσθεσε ότι μπορεί να είναι ένας συνδυασμός και των δύο, αν και σε αυτό το σημείο, αυτό είναι απλώς εικασία.
ΠΗΓΗ: Livescience
www.ert.gr
Εύη Τσιριγωτάκη