Nuovi sorprendenti video mostrano come l’RNA, la molecola genetica che dice alle cellule come costruire le proteine, si aggrovigli in folli nodi mentre si forma, solo per districarsi all’ultimo secondo e in un modo che ha colto di sorpresa gli scienziati.
I video ad alta risoluzione raffigurano una linea che rimbalza di nucleotidi, i mattoni dell’RNA; man mano che il singolo filamento di RNA si allunga, questi nucleotidi danzano e si torcono in diverse forme tridimensionali, dimenandosi prima in una conformazione e poi in un’altra. Una volta completamente assemblato, l’RNA assume la sua forma finale, che determina come può interagire con altre molecole e proteine nella cellula.
Ma lungo la strada, l’RNA può rimanere intrappolato in “nodi” che devono essere sciolti affinché questa forma finale emerga.
“Quindi l’RNA deve uscirne”, ha detto l’autore dello studio Julius Lucks, Professore associato di ingegneria chimica e biologica e membro del Center for Synthetic Biology presso la Northwestern University. “L’RNA non funzionerà correttamente se rimane intrappolato nel nodo sbagliato, ovvero un nodo che ostacola la sua forma finale. Ciò che è stato sorprendente è come è uscito da quella trappola …. Questo è stato scoperto solo quando avevamo i video ad alta risoluzione”.
Nel nuovo studio, pubblicato il 15 gennaio sulla rivista Molecular Cell, Lucks e i suoi colleghi hanno generato i loro video di RNA utilizzando dati sperimentali e un algoritmo informatico. L’obiettivo era quello di ingrandire il modo in cui si forma l’RNA, sia per comprendere meglio la biologia cellulare di base sia per aprire la strada a migliori trattamenti per le malattie legate all’RNA. Negli esperimenti, il team ha utilizzato un tipo specifico di RNA chiamato RNA delle particelle di riconoscimento del segnale (SNP), una molecola evolutivamente antica che si trova in tutti i regni della vita. Hanno usato questo RNA come modello poiché svolge una funzione fondamentale in molti tipi di cellule.
Per ingrandire il modo in cui le cellule costruiscono questo RNA, il team ha utilizzato sostanze chimiche per mettere in pausa il processo di costruzione. Quindi, quando nuovi nucleotidi sono stati aggiunti all’RNA, i ricercatori hanno messo in pausa e poi hanno registrato come quei nucleotidi hanno interagito con gli altri già in formazione e quali forme si sono formati insieme. Catturando i dati da molte singole molecole di RNA, il team ha sviluppato istantanee di come l’RNA si costruisce generalmente nel tempo.
Queste istantanee sono servite da fotogrammi individuali in quelli che sarebbero diventati i video finali della formazione dell’RNA. È qui che è entrato in gioco il modello del computer. L’algoritmo ha essenzialmente unito i singoli fotogrammi in mini-filmati e riempito gli spazi tra i fotogrammi con le interazioni nucleotidiche più probabili. In questi video, il team ha notato come l’RNA si è aggrovigliato in nodi complessi che, se lasciati legati, renderebbero inutilizzabile l’intera molecola.
Vedi anche:Interferenza dell’RNA può trattare diverse malattie
“Si ripiega in questo stato di trappola, e in qualche modo rimane lì”, ha detto Lucks. L’RNA SNP ha lo scopo di formarsi in una caratteristica “forma di forcina” e queste trappole sembrano intralciarlo. Ma man mano che più nucleotidi vengono aggiunti alla sequenza, i nuovi nucleotidi piombano per sciogliere il nodo spostando i nucleotidi aggrovigliati all’interno.
“Quest’ultimo piccolo nucleotide è come un trigger che consente all’intero RNA di entrare nella corretta conformazione”, ha detto Lucks. Pensa all’ultima piega in un progetto di origami, che trasforma improvvisamente un pezzo di carta increspato in una bella farfalla. “Nei video, i nucleotidi evidenziati in viola scuro si annodano e i nucleotidi rosa scuro aiutano a liberarli“, ha osservato Lucks.
Imparare come l’RNA si aggroviglia e districa è la chiave per capire come funzionano le cellule e come si formano le proteine; la ricerca può anche aiutare ad affrontare malattie in cui l’RNA non funziona correttamente o una proteina specifica non può formarsi, come l’atrofia muscolare spinale e malattie infettive come COVID-19 che sono causate da virus a RNA.
Una grande domanda è se l’RNA possa per lo più districarsi da questi nodi o se a volte abbia bisogno di proteine ausiliarie per facilitare il processo. “È possibile che alcune proteine agiscano come i cosiddetti “RNA chaperones” e aiutino a scolpire la molecola nella sua forma finale”, ha detto Lucks. Ha aggiunto che potrebbe essere una combinazione di entrambi, anche se a questo punto è speculativo.
Fonte: Livescience
