RNA origami muliggør applikationer inden for syntetisk biologi

Udvikling af værktøjer til præcis kontrol af biologiske processer har været en af ​​hovedpillerne i det nu modne felt inden for syntetisk biologi. Disse videnskabelige værktøjer låner principper fra et væld af forskningsfelter, som, når de kombineres, muliggør unikke applikationer, der er potentielt transformative for det moderne samfund.

Oversættelse af moderne RNA-nanoteknologiske innovationer i den biologiske sammenhæng rummer et enormt potentiale på grund af kompatibilitet med foldning og ekspression i celler, men det pålægger også unikke udfordringer såsom stramme præstationsbetingelser og iboende ustabilitet af RNA-molekyler.

En nyere strukturel RNA-designtilgang, der er udviklet i Andersen-laboratoriet, kaldet "RNA-origami", forsøger imidlertid at tackle dette. Denne tilgang forsøger at generere komplekse menneskeskabte RNA-baserede enheder, der er stabile i celler, interagerer med andre biomolekyler, herunder andre RNA og proteiner, og muliggør unikke applikationer, især i forbindelse med genregulering.

Påvist ved to forskellige tilgange, der for nylig er offentliggjort i Nucleic Acids Research RNA-origami præsenteres som en sofistikeret RNA-designplatform, der, når den anvendes i cellulær sammenhæng, genererer unikke molekyler til syntetisk biologi-baseret regulering.

RNA-svampe regulerer enzymproduktionen i bakterier

I den første tilgang blev RNA-origamien brugt til at opnå præcis kontrol af proteinproduktionsniveauer, når det udtrykkes i bakterier. Selvinhiberende proteinekspressionskassetter blev fremstillet ved at installere et stærkt bindingssted for det udtrykte protein i dets eget gen. Bagefter blev RNA-origami dekoreret med de samme proteinbindingssteder udtrykt i stort overskud.

På denne måde fungerer RNA-origamien som en protein-svamp, der sekvestrerer proteiner i cellen og tillader ekspression af det selvhæmmede protein. Dette generelle koncept viste sig at muliggøre regulering af flere proteiner samtidigt og aktivere enzymatiske veje for forbedrede produktudbytter.

CRISPR-baserede regulatorer til kemiske gærfabrikker

I den anden tilgang blev RNA-origami kombineret med CRISPR, en af ​​de mest populære moderne molekylærbiologiske teknikker, for at regulere genekspression i gær. RNA-origamierne blev integreret i de små RNA'er, der guider CRISPR-Cas9 til at målrette specifikke sekvenser i DNA-genomet.

RNA-origami-stilladserne blev dekoreret med proteinbindingssteder, der var i stand til at rekruttere transkriptionsfaktorer. Ved at målrette RNA-stilladserne til promotorregioner aktiverede transkriptionsfaktorerne genekspression. Det blev vist, at ekspressionsstyrken kan indstilles efter orienteringen af ​​stilladset og mængden af ​​rekrutterede transkriptionsfaktorer. Endelig blev det påvist, at multi-enzym-veje kunne kontrolleres til højudbytteproduktion af anti-cancer-lægemidlet violacein. + Udforsk yderligere

Syntetisk proteinkvalitetskontrolsystem i bakterier