Az RNS kettős hélix szerkezetét szinkrotron fény segítségével azonosították

amikor Francis Crick és James Watson 1953-ban felfedezték a dezoxiribonukleinsav (DNS) kettős spirális szerkezetét, felfedezéseik genetikai forradalmat indítottak el az élő szervezetek építőköveinek feltérképezésére, tanulmányozására és szekvenálására.

a DNS kódolja a generációról generációra átadott genetikai anyagot. Ahhoz, hogy a DNS-ben kódolt információ az élethez szükséges fehérjékké és enzimekké váljon, a ribonukleinsav (RNS), a sejtek riboszómáiban található egyszálú genetikai anyag közvetítőként szolgál. Bár általában egyszálú, egyes RNS-szekvenciák képesek kettős spirál kialakítására, hasonlóan a DNS-hez.

1961-ben Alexander Rich, David Davies, Watson és Crick feltételezték, hogy a poli (rA) néven ismert RNS párhuzamos szálú kettős spirált képezhet.

ötven évvel később a McGill Egyetem tudósai sikeresen kristályosítottak egy rövid RNS-szekvenciát, a poly (rA)11-et, és a kanadai fényforrás (CLS) és a Cornell High Energy Synchrotron által gyűjtött adatokat használták fel a poli (rA) kettős spirál hipotézisének megerősítésére.

a Poly (rA)11 részletes 3D szerkezetét a McGill biokémia professzora, Kalle Gehring laboratóriuma tette közzé George Sheldrick, a G Enterpringeni Egyetem és Christopher Wilds, a Concordia Egyetem együttműködésével. Wilds és Gehring a Quebec structural biology association GRASP tagjai. A cikk az Angewandte Chemie International Edition folyóiratban jelent meg “a Poly (A) RNS párhuzamos Duplexének szerkezete: egy 50 éves előrejelzés értékelése.”

” 50 éves tanulmány után az új nukleinsavszerkezet azonosítása nagyon ritka. Tehát amikor találkoztunk a Poly (rA) szokatlan kristályaival, ráugrottunk” – mondta Dr. Gehring, aki a McGill Bionanomachines képzési programot is irányítja.

Gehring szerint a kettős spirális RNS azonosítása érdekes alkalmazási lehetőségeket kínál a biológiai nanoanyagok és a szupramolekuláris kémia kutatásában. A nukleinsavak az önfelismerés meghökkentő tulajdonságaival rendelkeznek, építőanyagként való felhasználásuk új lehetőségeket nyit meg a bionanomachinok – szintetikus biológiával létrehozott nanoméretű eszközök-gyártásában.

“a Bionanomachines rendkívül kis méretük, alacsony gyártási költségük és könnyű módosításuk miatt előnyösek” – mondta Gehring. “Sok bionanomachines már befolyásolja a mindennapi életünket, mint enzimek, érzékelők, bioanyagok és orvosi terápiák.”

Gehring hozzátette, hogy az RNS kettős hélixének bizonyítása különböző előnyökkel járhat az olyan betegségek gyógyításában és gyógyításában, mint az AIDS, vagy akár a biológiai szövetek regenerálásában is.

“a poli (rA) szerkezet felfedezése rávilágít az alapkutatás fontosságára. Információt kerestünk arról, hogy a sejtek hogyan alakítják az mRNS-t fehérjévé, de végül megválaszoltuk a szupramolekuláris kémia régóta fennálló kérdését.”

a kísérletekhez Gehring és egy kutatócsoport a CLS Canadian Macromolecular Crystallography Facility (CMCF) által nyert adatokat használta a poly (rA)11 RNS szerkezetének sikeres megoldására.

Michel Fodje, a CMCF Sugárvonal kutatója elmondta, hogy a kísérletek nagyon sikeresek voltak az RNS szerkezetének azonosításában, és hatással lehetnek arra, hogy a genetikai információ hogyan tárolódik a sejtekben.

“bár a DNS és az RNS egyaránt hordoz genetikai információt, jó néhány különbség van közöttük” – mondta Dr. Fodje. “az mRNS molekuláknak poli (rA) farka van, amelyek kémiailag azonosak a kristályban lévő molekulákkal. A poli (rA) szerkezet fiziológiailag fontos lehet, különösen olyan körülmények között, ahol magas az mRNS helyi koncentrációja. Ez akkor fordulhat elő, ha a sejtek stressz alatt állnak, és az mRNS a sejtekben lévő granulátumokban koncentrálódik.”

ezzel az információval a kutatók továbbra is feltérképezik az RNS különböző struktúráit és szerepüket az új bionanomachinok tervezésében és a sejtekben a stressz idején.

a poly (rA) struktúra kutatását a kanadai Természettudományi és mérnöki Kutatási Tanács támogatta a kanadai Innovációs Alapítvány, a quebeci kormány, a Concordia Egyetem és a McGill Egyetem támogatásával.