RNA dobbelt spiralstruktur identificeret ved hjælp af synkrotronlys

da Francis Crick og James opdagede den dobbelte spiralformede struktur af DNA i 1953, begyndte deres resultater en genetisk revolution for at kortlægge, studere og sekvensere byggestenene i levende organismer.

DNA koder for det genetiske materiale, der overføres fra generation til generation. For at den information, der er kodet i DNA ‘ et, skal fremstilles i proteiner og proteiner, der er nødvendige for livet, tjener ribonukleinsyre (RNA), enkeltstrenget genetisk materiale, der findes i ribosomer af celler, som mellemmand. Selvom det normalt er enkeltstrenget, har nogle RNA-sekvenser evnen til at danne en dobbelt spiral, ligesom DNA.

i 1961 antog Rich sammen med David Davies og Crick, at RNA kendt som poly (rA) kunne danne en parallel-strandet dobbelt spiral.

halvtreds år senere krystalliserede forskere fra McGill University med succes en kort RNA-sekvens, poly (rA)11, og brugte data indsamlet ved den canadiske lyskilde (CLS) og Cornell High Energy Synchrotron for at bekræfte hypotesen om en poly (rA) dobbelt spiral.

den detaljerede 3D-struktur af poly (rA)11 blev offentliggjort af Laboratoriet for McGill biokemi professor Kalle Gehring i samarbejde med George Sheldrick, University of G. Gehring og Gehring er medlemmer af den internationale strukturbiologiforening GRASP. “Struktur af den parallelle dupleks af Poly (A) RNA: evaluering af en 50-årig forudsigelse.”

“efter 50 års undersøgelse er identifikationen af en ny nukleinsyrestruktur meget sjælden. Så da vi stødte på de usædvanlige krystaller af poly (rA), sprang vi på det,” sagde Dr. Gehring, der også leder McGill Bionanomachines træningsprogram.

Gehring sagde, at identifikation af det dobbelt-spiralformede RNA vil have interessante anvendelser til forskning i biologiske nanomaterialer og supramolekylær Kemi. Nukleinsyrer har forbløffende egenskaber ved selvgenkendelse, og deres anvendelse som byggemateriale åbner nye muligheder for fremstilling af bionanomaskiner – nanoskala-enheder oprettet ved hjælp af syntetisk biologi.

“Bionanomachines er fordelagtige på grund af deres ekstremt lille størrelse, lave produktionsomkostninger og den lette ændring,” sagde Gehring. “Mange bionanomaskiner påvirker allerede vores hverdag som sensorer, biomaterialer og medicinsk terapi.”

Gehring tilføjede, at bevis for RNA-dobbeltspiralen kan have forskellige nedstrøms fordele for de medicinske behandlinger og kur mod sygdomme som AIDS eller endda for at hjælpe med at regenerere biologiske væv.

“vores opdagelse af poly (rA) strukturen fremhæver betydningen af grundforskning. Vi ledte efter information om, hvordan celler omdanner mRNA til protein, men vi endte med at besvare et langvarigt spørgsmål fra supramolekylær Kemi.”

til eksperimenterne brugte Gehring og et team af forskere data opnået ved CLS Canadian Macromolecular Crystallography Facility (CMCF) til succesfuldt at løse strukturen af poly (rA)11 RNA.

CMCF Beamline-videnskabsmand Michel Fodje sagde, at eksperimenterne var meget vellykkede med at identificere strukturen af RNA og kan have konsekvenser for, hvordan genetisk information opbevares i celler.

“selvom DNA og RNA begge bærer genetisk information, er der en hel del forskelle mellem dem,” sagde Dr. Fodje. “mRNA-molekyler har Poly (rA) haler, som er kemisk identiske med molekylerne i krystallen. Poly (rA) strukturen kan være fysiologisk vigtig, især under forhold, hvor der er en høj lokal koncentration af mRNA. Dette kan ske, hvor celler stresses, og mRNA koncentreres i granuler i celler.”

med disse oplysninger vil forskere fortsætte med at kortlægge de forskellige strukturer af RNA og deres roller i designet af nye bionanomachiner og i celler i tider med stress.

forskning i poly-strukturen blev finansieret af tilskud fra Canadas naturvidenskabelige og tekniske Forskningsråd med støtte fra Canada Foundation for Innovation, regeringen for Concordia University og McGill University.