Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν πώς το RNA παίρνει σωστά

Οι επιστήμονες έχουν αποκαλύψει τον τρόπο με τον οποίο ένα μοριακό σύμπλεγμα γνωστό ως Spliceosome αναγνωρίζει σωστά και αφαιρεί τα μη κωδικοποιητικά τμήματα (ιντρόνια) από μόρια RNA, ένα κρίσιμο βήμα στην γονιδιακή έκφραση. Αυτή η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Cell», φωτίζει τους πολύπλοκους μηχανισμούς που εξασφαλίζουν ακριβή συναρμολόγηση RNA και την παραγωγή λειτουργικών πρωτεϊνών.

Η συγκόλληση RNA είναι μια θεμελιώδη διαδικασία που μετατρέπει το αρχικό αντίγραφο RNA, γνωστό ως RNA προ-εικονογράφο (προ-mRNA), σε ώριμο αγγελιοφόρο RNA (mRNA). Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι συγκεκριμένες περιοχές του προ-mRNA, των ιντρονίων, αποκόπτονται, ενώ οι υπόλοιπες περιοχές κωδικοποίησης, τα εξόνια, συνδέονται μαζί για να σχηματίσουν το τελικό μόριο mRNA. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για την παραγωγή λειτουργικών πρωτεϊνών που εκτελούν διάφορα καθήκοντα εντός του κυττάρου.

Το spliceosome, ένα δυναμικό μοριακό μηχάνημα που αποτελείται από RNA και πρωτεϊνικά συστατικά, παίζει κεντρικό ρόλο στη συναρμολόγηση του RNA. Προσδιορίζει με ακρίβεια τις θέσεις ματίσματος που σηματοδοτούν τα όρια των ιντρονίων και των εξονίων, διευκολύνοντας την ακριβή απομάκρυνσή τους και πρόσδεση των εξονίων. Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο το spliceosome επιτυγχάνει αυτό το υψηλό επίπεδο ακρίβειας παρέμεινε ένα δύσκολο ερώτημα.

Για να αντιμετωπιστεί αυτό το ερώτημα, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Cambridge, το εργαστήριο MRC της Μοριακής Βιολογίας και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, το Μπέρκλεϊ, ξεκίνησαν μια ολοκληρωμένη μελέτη χρησιμοποιώντας συνδυασμό βιοχημικών, γενετικών και δομικών προσεγγίσεων.

Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν σε μια συγκεκριμένη περιοχή μέσα στο spliceosome γνωστό ως σύμπλοκο αναγνώρισης σημείων υποκαταστημάτων (BPRC), υπεύθυνο για την αναγνώριση και τη δέσμευση σε μια μοναδική ακολουθία εντός του ιντρονίου, σηματοδοτώντας την έναρξη της διαδικασίας ματίσματος. Μέσω λεπτομερείς δομικές αναλύσεις και λειτουργικές δοκιμασίες, εντόπισαν μια κρίσιμη θέση δέσμευσης RNA εντός του BPRC και καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρά με την αλληλουχία ιντρονίου.

Επιπλέον, η ομάδα ανακάλυψε πώς αυτή η αλληλεπίδραση οδηγεί στις αλλαγές διαμόρφωσης που τελικά διαπράττουν το spliceosome για να αφαιρέσουν το ιντρόνιο και να συνδέσουν τα εξόνια, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ώριμου mRNA. Τα ευρήματά τους αποκάλυψαν έναν ακριβή και περίπλοκο μηχανισμό με τον οποίο το spliceosome εκτελεί ακριβή συναρμολόγηση RNA.

"Η μελέτη μας παρέχει μια βαθύτερη κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που αποτελούν τη βάση της πιστότητας της συναρμολόγησης του RNA, φωτίζοντας μία από τις πιο θεμελιώδεις διαδικασίες στην έκφραση γονιδίων", δήλωσε ο Δρ Manuel Ares Jr., ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. "Η κατανόηση των περιπλοκών της συρραφής θα ανοίξει το δρόμο για μελλοντικές έρευνες που στοχεύουν στην ανάπτυξη θεραπευτικών στρατηγικών για τη διόρθωση ελαττωμάτων ματίσματος που σχετίζονται με ασθένειες όπως ο καρκίνος και οι νευροεκφυλιστικές διαταραχές".

Η ακριβής αναγνώριση και αφαίρεση των ιντρονίων από μόρια RNA είναι κρίσιμη για τη σωστή λειτουργία των κυττάρων και την παραγωγή λειτουργικών πρωτεϊνών. Αυτό το έργο ρίχνει φως στους περίπλοκους μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται από το spliceosome, ανοίγοντας νέες οδούς για περαιτέρω έρευνα και πιθανές θεραπευτικές εφαρμογές σε ασθένειες που σχετίζονται με το RNA.