Forskningen syftar till att retas isär fungerar RNA-enzymer så småningom kan leda till sätt att övervaka fettmetabolismen och kan även hjälpa till i sökandet efter tecken på liv på Mars, enligt University of Michigan forskare Nils Walter.
Hans senaste verk publicerades online i Proceedings of National Academy of Sciences 24 juni.
Walter och medarbetare vid UM och kollega Xiaowei Zhuang och medarbetare vid Harvard University, använda teknik som ger dem möjlighet att studera enstaka molekyler av RNA-enzymer, även känd som ribozymer. Precis som mer välkända protein enzymer, RNA-enzymer accelerera kemiska reaktioner inne i cellerna. Forskarna vill lära sig hur förändringar i ribozyme molekyler påverkar deras verksamhet, både för att bättre förstå hur evolutionen har format ribozymer att utföra sina uppgifter och att hitta sätt att manipulera dem för nyttiga ändamål.
I den senaste forskningen, kombinerat Walter grupp en teknik som kallas single-molekyl fluorescens resonans energi överföring (FRET) med matematiska simuleringar för att studera en ribozyme involverade i replikering av en tobaks-infekterande viruset. Precis som ett protein enzym är inte en statisk struktur, förändringar en ribozyme också form, cykla fram och tillbaka mellan sina kompakta, katalytiskt aktiva formen och dess inaktiva, utvidgad form. Enda molekyl FRET har forskarna kunnat direkt observera och mäta hur snabbt ribozyme bytte former och hur dessa priser ändras när olika delar av molekylen ändrades.
Med tillägg av matematiska simuleringar, forskarna också kunde undersöka hur ändra delar av ribozyme molekylen påverkat dess förmåga att katalysera kemiska reaktioner. De var förvånade över att ändringar de gjort var som helst på molekylen --- även långt från den plats där kemisk reaktion --- påverkat graden av katalys.
Så mycket är som att vad som är känt att hända i protein enzymer, men hittills finns inga bevis för att ribozymer uppförde sig på liknande sätt, sade Walter, en Dow Corning biträdande professor i kemi.
"Det har varit känt för ett par år nu att om du ändrar något på ett protein enzym som du tror är ganska långt från den katalytiska kärnan --- där kemin som faktiskt händer --- du se att kemin påverkas direkt "Walter sagt. "Detta har lett till idén att det är ett nätverk av rörelser som gör en handling protein enzym som helhet. Vi föreslår för första gången att detta också händer med RNA-enzymer."