Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν πώς τα κύτταρα καταστρέφουν το RNA, ένα κλειδί για την κατανόηση της νόσου

Σε μια σημαντική ανακάλυψη που θα μπορούσε να ρίξει φως σε μια σειρά ασθενειών, οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχουν αποκαλύψει τα μυστικά του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα καταστρέφουν το RNA, ένα βασικό μόριο που εμπλέκεται σε πολλές κυτταρικές διεργασίες. Αυτή η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό "Molecular Cell", παρέχει μια μοριακή κατανόηση μιας θεμελιώδους κυτταρικής λειτουργίας και ανοίγει νέες οδούς για τη θεραπεία ασθενειών που προκαλούνται από δυσλειτουργία RNA.

Το RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ) είναι ένας στενός χημικός ξάδερφος του DNA (δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ) και παίζει καθοριστικό ρόλο σε διάφορες βιολογικές δραστηριότητες, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης πρωτεϊνών, της ρύθμισης των γονιδίων και της σηματοδότησης. Το δυσλειτουργικό RNA μπορεί να οδηγήσει σε έναν καταρράκτη κυτταρικών προβλημάτων και να συμβάλει στην ανάπτυξη ασθενειών όπως ο καρκίνος, οι νευροεκφυλιστικές διαταραχές και οι ιογενείς λοιμώξεις.

Για να διατηρηθεί η κυτταρική υγεία, τα κύτταρα έχουν εξελίξει περίπλοκους μηχανισμούς για να υποβαθμίσουν τα κατεστραμμένα ή περιττά μόρια RNA. Ένας τέτοιος μηχανισμός είναι η αποσύνθεση RNA, μια σφιχτά ρυθμιζόμενη διαδικασία που εξασφαλίζει την έγκαιρη καταστροφή των μορίων RNA όταν δεν χρειάζονται πλέον. Ωστόσο, οι μοριακές λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα εκτελούν αυτή την καταστροφή του RNA παρέμειναν μέχρι τώρα αόριστες.

Στην πρωτοποριακή τους μελέτη, η ομάδα UC Berkeley, με επικεφαλής τον καθηγητή Rebecca Voorhees και τον μεταδιδακτορικό μελετητή Dr. Michael Taverner, επικεντρώθηκε σε ένα συγκεκριμένο είδος αποσύνθεσης RNA που ονομάζεται οδός 3'-προς-5 'εξωνυρωολυτική αποσύνθεση. Αυτή η οδός είναι υπεύθυνη για την υποβάθμιση των μορίων RNA από το 3'-άκρο (η ουρά) στο 5'-end (το κεφάλι) και παίζει κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης και του κύκλου του RNA.

Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό βιοχημικών και δομικών τεχνικών αιχμής, οι ερευνητές ήταν σε θέση να προσδιορίσουν τη μοριακή δομή και τον μηχανισμό ενός συμπλόκου πρωτεϊνών που ονομάζεται πυρηνικό εξόδωμα, το οποίο είναι το κεντρικό μηχανισμό που είναι υπεύθυνο για την εξωνυολυτική αποσύνθεση 3'-έως 5 '. Ανακάλυψαν ότι το πυρηνικό εξωσωτικό είναι μια εξαιρετικά ενορχηστρωμένη συναρμολόγηση πολλαπλών πρωτεϊνών που συνεργάζονται για να χαλαρώσουν το μόριο RNA και να διευκολύνουν την αποικοδόμησή του με τρόπο βήμα προς βήμα.

Επιπλέον, οι ερευνητές εντόπισαν συγκεκριμένα πρωτεϊνικά συστατικά του πυρηνικού εξωσώματος που αναγνωρίζουν και δεσμεύουν σε διαφορετικούς τύπους μορίων RNA, εξασφαλίζοντας ότι μόνο τα στοχευμένα μόρια RNA αποικοδομούνται. Αυτή η επιλεκτικότητα είναι κρίσιμη για την πρόληψη της αδιάκριτης καταστροφής του RNA και τη διατήρηση της κυτταρικής ομοιόστασης.

"Αυτή η μελέτη παρέχει την πρώτη λεπτομερή μοριακή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα καταστρέφουν το RNA μέσω της οδού εξορονολυολυτικής αποσύνθεσης 3'-έως 5 '", λέει ο καθηγητής Voorhees. "Πιστεύουμε ότι αυτές οι ιδέες θα έχουν ευρείες επιπτώσεις για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η δυσλειτουργία του RNA οδηγεί σε ασθένειες και προσφέρει νέες ευκαιρίες για θεραπευτικές παρεμβάσεις που στοχεύουν τις οδούς αποικοδόμησης του RNA".

Τα ευρήματα αυτής της μελέτης θα μπορούσαν να ανοίξουν το δρόμο για την ανάπτυξη νέων θεραπειών για ασθένειες όπου εμπλέκεται η δυσλειτουργία του RNA. Με τον χειρισμό της δραστηριότητας ή των συστατικών του πυρηνικού εξωσώματος, μπορεί να είναι δυνατή η αποκατάσταση της ομοιόστασης του RNA και η διόρθωση των κυτταρικών ελαττωμάτων που συμβάλλουν στην πρόοδο της νόσου.

Απαιτούνται περαιτέρω έρευνες για να διερευνηθεί οι πιθανές θεραπευτικές εφαρμογές της στόχευσης των οδών αποσύνθεσης του RNA, αλλά αυτή η μελέτη της επανάστασης έχει θέσει τα θεμέλια για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα καταστρέφουν το RNA και παρέχουν έναν χάρτη πορείας για μελλοντικές έρευνες στον τομέα της βιολογίας RNA.