En kemisk kappe af usynlighed kan afsløre RNAs hemmeligheder

Biologer plejede at tro, at de kendte DNA's mindre berømte fætter, RNA, men i de sidste to årtier er det blevet klart, at molekylet holder på langt flere hemmeligheder, end det nogensinde har afsløret. Nylige opdagelser har gjort, at den påtager sig aldrig tidligere forudsete roller i at regulere, hvordan en celle fungerer.

Stanford -forskere rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie de har nu udviklet et værktøj, der kunne hjælpe med at afsløre nogle af disse hemmeligheder, hovedsageligt ved at skjule RNA -molekyler fra verden. Hvad dette nye værktøj afslører om RNA, kan hjælpe biologer med bedre at forstå vores cellers indre funktion i både sygdom og sundhed.

"RNA for mig er stadig et af de store mysterier i cellen, " sagde Eric Kool, George og Hilda Daubert professor i kemi og medlem af Stanford Bio-X og Stanford ChEM-H. "Vi plejede at tænke på RNA ret simpelt, men vi ved nu, at der er mange slags RNA, snesevis af klasser af RNA, og vi ved ikke, hvad måske 90 procent af dem gør i cellen."

For at løse det problem, Kool; Anastasia Kadina, avisens første forfatter og en postdoc-stipendiat i Kools laboratorium på det tidspunkt, hvor forskningen blev udført; og postdoc Anna Kietrys udviklede, hvad de kalder RNA-tilsløring, en enkel, reversibel metode, der kunne hjælpe biologer til bedre at forstå rækken af ​​ukendte operationer, RNA er i gang med i levende tings celler.

DNAs ustabile fætter

For bare 15 eller 20 år siden, forskere mente, at der kun var nogle få typer RNA, og at de alle tjente ét mål:Læs den genetiske kode skrevet i DNA og brug den til at bygge de proteiner, som alle levende ting har brug for for at overleve. Over tid, imidlertid, det blev klart, at der var andre typer RNA, der ikke kun læste gener og byggede proteiner – men hvad de havde gang i, var nogens gæt.

Udfordringen, forskere fandt, var, at det samme, der gør RNA så multifunktionelt og interessant, også gør det dybt frustrerende at arbejde med. Det vil reagere med stort set alt – et lille molekyle, et enzym eller endda sig selv – hvilket betyder, at det vil bryde sammen ved den mindste berøring, eller bare krølle sig selv til en lille bold uden varsel. Som resultat, det er svært at holde RNA-prøver stabile, endsige få dem under nok kontrol til at studere dem.

Skjuler RNA under et kemisk tæppe

Løsningen, holdet fandt, var at skjule RNA fra andre molekyler ved hjælp af en speciel kemisk kappe, en der ville dække over RNA uden at folde, bryde eller på anden måde ødelægge det underliggende molekyls struktur.

"Det er som at smide et tæppe på det, " sagde Kool, "som Harry Potters usynlig kappe." Kemikaliet skjuler RNA fra proteiner, enzymer og andre molekyler. Selve tæppet er lavet af en kemisk slægtning til vitamin B3, som laboratoriet har udviklet i løbet af de sidste mange år. Baseret på det arbejde, Kadina arbejdede på at finde de rigtige forhold – den rigtige temperatur, den rigtige blanding af væsker til at blande med tilsløringsmidlet og så videre – for at få det kemiske tæppe til at dække det meste eller hele et RNA-molekyle.

For virkelig at få styr på, hvad specifikke RNA -molekyler gør, imidlertid, forskere vil gerne kunne slå RNA-reaktioner fra og til igen – dvs. de skal kunne tage tæppet af, også. Så Kadina udviklede også en afdækningsmetode, der returnerer RNA til dets tidligere, uregerlige selv. Afgørende, både tilsløring og afdækning virker uanset størrelsen af ​​et RNA-molekyle, noget, der ikke tidligere var muligt, sagde Kool.

Studerer RNA i den virkelige verden

På grund af dens reversibilitet og fleksibilitet, RNA -tilsløring kunne hjælpe forskere med at studere ikke kun funktionerne i en lang række RNA -molekyler - i teorien, ethvert RNA-molekyle overhovedet – men også hvordan timingen af ​​RNA-reaktioner påvirker disse funktioner. Stadig, en af ​​de mest presserende potentielle applikationer er blandt de enkleste:simpelthen at holde RNA stabilt i et laboratorium i længere perioder, noget, som RNA-tilsløring kunne gøre meget godt.

Derefter, "Vi ønsker at bevæge os ind i levende systemer, " sagde Kool, og brug cloaking og uncloaking til at studere funktionen af ​​bestemte RNA -molekyler i celler. Rundt regnet, ideen er at skjule RNA i et beskyttende tæppe i laboratoriet, injicere det i en levende celle, så afdæk det, tænde for de cellulære funktioner, som det stykke RNA kontrollerer. Holdmedlemmerne bliver nødt til at vise, at deres afsløringsmiddel ikke skader de celler, de forsøger at studere, men metoden kunne hjælpe biologer til bedre at forstå, hvordan RNA-reaktioner fungerer. Forskerne ser også på måder at lokalisere virkningerne af en RNA-kappe til et specifikt væv eller sted i en biologisk prøve.

Længere sigt, Kool sagde, RNA-tilsløring kan blive et standardværktøj for biologer. Metoden er enkel sammenlignet med andre værktøjer udviklet gennem årene for at tøjle RNA, så det ville være nemt for ikke-specialister at lære og gøre brug af i deres laboratorier.