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I Ricercatori scoprono le norme che dettano le forme tridimensionali delle molecole del RNA

I ricercatori dell'Università del Michigan hanno scoperto le norme che dettano le forme tridimensionali delle molecole del RNA, norme che sono basate non sulle interazioni chimiche complesse ma semplicemente sulla geometria.

Il lavoro, fatto da un gruppo piombo da Hashim M. Al-Hashimi, è descritto nell'emissione dell'8 gennaio 2010 della Scienza del giornale.

“il RNA è una molecola molto flessibile che funziona spesso legando al qualcos'altro e poi radicalmente deformando,„ ha detto Al-Hashimi, che è il Robert L. Kuczkowski il Professor di Chimica ed il professor della biofisica. Questi modellano i cambiamenti, a loro volta, avviano altri trattamenti o cascate degli eventi, come giro dei geni specifici inserita/disinserita.

A causa della natura mutevole della molecola del RNA, “non potete realmente definirlo come avendo una singola struttura,„ Al-Hashimi ha detto. “Ha molti orientamenti possibili e gli orientamenti differenti sono stabilizzati in termini vari, quale la presenza di molecole particolari della droga.„

Uno scopo importante in biologia e biofisica strutturali è di potere predire non solo le forme tridimensionali complesse che il RNA presuppone (che sono dettate dall'ordine delle sue particelle elementari dell'acido nucleico), ma anche le varie prese del RNA di forme sopra dopo avere legato ad altre molecole quali le proteine e le droghe della piccolo-molecola. Più Ulteriormente, i ricercatori vorrebbero potere manipolare l'attività 3-D di risultato e della struttura di RNA tweaking le molecole della droga con cui interagisce. Ma per fare quello, devono capire le norme che governano l'anatomia di RNA.

La ricerca ha parallele allo studio sull'anatomia umana, Al-Hashimi ha detto. “Il Vostro organismo ha una forma specifica che cambia prevedibile quando state camminando o quando state catturando una palla; vogliamo potere capire queste norme anatomiche in RNA.„

Il RNA di Manipolazione è uno scopo molto richiesto, dato l'esplosione recente nei ruoli cellulari vitali attribuiti a RNA ed al numero crescente delle malattie che sono collegate alla disfunzione del RNA. Il RNA esegue molti dei sui ruoli servendo da opzione che deforma in risposta ai segnali cellulari, richiedendo le reazioni appropriate nella risposta. La molecola versatile egualmente è essenziale ai retroviruses quale il HIV, che non hanno DNA ed invece contano su RNA sia al trasporto che eseguono le istruzioni genetiche per tutto che il virus debba invadere e dirottare il suo host.

Nel lavoro più in anticipo, il gruppo di Al-Hashimi's ha determinato che piuttosto che deformando in risposta agli incontri con le molecole della droga, il RNA passa con un corso prevedibile dei cambiamenti di forma da sè. Le molecole della Droga “aspettano semplicemente„ la giusta forma e fissano a RNA quando il RNA presuppone l'orientamento preferito della droga particolare, Al Hashimi hanno detto.

Ma che controllo di norme il percorso prevedibile delle forme che la molecola del RNA presuppone? E sono quelle norme lo stessi per tutte le specie di molecole del RNA? Nell'attività in corso, il gruppo di Al-Hashimi's ha studiato quelle domande.

“il RNA è molto simile al corpo umano nella sua costruzione, in quanto ha composto degli arti che sono connessi alle giunture,„ Al-Hashimi ha detto. Gli arti sono le strutture di doppia elica esperte e a forma di scala e le giunture sono giunzioni flessibili. La visualizzazione prevalente era che le interazioni fra le strutture matte ai suggerimenti degli arti hanno svolto un ruolo nella definizione della forma 3-D globale della molecola, molto come una stretta di mano definisce l'orientamento di due armi, ma gruppo di Al-Hashimi's decisivo per esaminare le cose da una prospettiva diversa.

“Ci siamo domandati se le giunzioni stesse potessero fornire la definizione,„ Al-Hashimi abbiamo detto. “Se esaminate il vostro braccio, noterete che non potete muoverlo, riguardante la vostra spalla, appena in alcun modo; ha limitato ad una determinata via a causa della geometria della giuntura. Ci siamo domandati se la stessa cosa potesse essere vero per RNA.„

Per studiare quella possibilità, i ricercatori girati in un database delle strutture del RNA e trovati che tutte le strutture con due eliche collegate da un tipo particolare di giunzione hanno chiamato un rigonfiamento di trinucleotide sono caduto lungo la stessa via.

Il gruppo poi ha continuato ad esplorare le strutture delle molecole del RNA con altri generi di giunzioni. Tutti sono stati limitati alle simili vie, ma la via precisa di un RNA dato dipendeva dalle funzionalità strutturali della sua giunzione. Appena come funzionalità anatomiche delle nostre spalle, i gomiti, i cinorrodi e le ginocchia definiscono l'intervallo di moto delle nostre armi ed i lati, l'anatomia delle giunzioni del RNA detta il moto delle sue eliche.

Dopo, Al-Hashimi ed i colleghe hanno voluto capire come le molecole della droga inducono le molecole del RNA a congelarsi nelle posizioni specifiche. Nel lavoro più in anticipo con una molecola del RNA conosciuta come CATRAME, che è critico per la replica del HIV e così un obbiettivo chiave per le droghe anti-HIV, i ricercatori avevano trovato che determinate molecole della droga hanno congelato la molecola del RNA in una posizione quasi diritta, mentre altre hanno intrappolato la molecola in una conformazione piegata ed ancora altre ha catturato le posizioni fra i due estremi. Ma perché quel progetto ha comportato un'ampia varietà di molecole della droga, era duro capire perché quelle determinate hanno preferito determinati orientamenti.

Per esaminare più metodicamente l'emissione, il gruppo di Al-Hashimi's ha usato una serie di aminoglycosides (antibiotici che sono conosciuti per mirare al RNA) che in carica l'uno dall'altro sistematicamente differito, dimensione ed altri beni chimici. La Dimensione è risultato essere il tasto: i più grandi aminoglycosides hanno congelato il RNA in più posizioni piegate; quei più piccoli hanno favorito le strutture più diritte del RNA. Guardando più molto attentamente, i ricercatori hanno scoperto che la molecola di aminoglycoside si accoccola fra due eliche ed agisce come il cuneo, forzante le eliche a parte. L'Esame di altre strutture del RNA limitate alle piccole molecole ha rivelato che questa norma non è specifica a CATRAME ma ad una funzionalità più generale di RNA-piccole interazioni della molecola.

“Con questi risultati, ora dovrebbe essere possibile predire le funzionalità lorde delle forme 3-D del RNA basate soltanto sulla loro struttura secondaria, che è ben più facile da determinare della struttura 3-D,„ Al-Hashimi ha detto. “Questo permetterà di guadagnare le comprensioni nelle forme 3-D delle strutture del RNA che sono troppo grandi o complicate essere visualizzate mediante tecniche sperimentali quali Cristallografia a raggi x e la spettroscopia RMN. Le norme anatomiche egualmente forniscono una cianografia per razionale la manipolazione la struttura e così dell'attività di RNA, facendo uso di piccole molecole negli sforzi di progettazione della droga ed anche per l'organizzazione dei sensori del RNA che cambiano la struttura nei modi utente-prescritti.„

Sorgente: Università del Michigan