Sensei RNA:Jernhånd i en fløjlshandske

"Den virkelige opdagelsesrejse består ikke i at søge nye landskaber, men ved at have nye øjne. "

Forskere vil stå inde for denne erklæring, fordi videnskabelig forfølgelse har for vane at tilbyde tilfældige opdagelser, hvis vi tænker anderledes over tingene.

I laboratoriet af Arati Ramesh på NCBS, holdet elsker at spionere på strukturen og sekvensen af ​​ribonukleinsyrer (RNA'er; molekyler, der dekrypterer en organismes genetiske kode til proteinbeskeder). I et sådant tilfælde, kandidatstuderende i Aratis laboratorium kiggede på en familie af nikkel og kobolt (NiCo RNA'er), der registrerede bakterielle RNA'er, der har en kløverbladlignende struktur. Mens du sigtede gennem dette datasæt, de bemærkede et sæt RNA'er, der havde bevaret denne overordnede kløverblad -arkitektur, men var subtilt forskellige. Ved jagten på disse 'varianter', de indså, at de 'NiCo-lignende RNA'er faktisk var forankret i genomiske græs, der var tæt nok til at regulere jernrelaterede enzymer og transportører. Kunne disse NiCo-look-alikes da være metalloregulatorer? Måske af jern (Fe ²⁺ )?

For at finde ud af dette, holdet beholdt NiCo-lignende RNA og Fe ²⁺ i to separate bure adskilt af en membran, der kun tillader Fe ²⁺ at bløde igennem. Det eksperimentelle resultat afslørede uden tvivl, at disse RNA'er lokkede Fe ²⁺ mod deres kammer. Deres gæt var bevist og dermed kom opdagelsen af ​​Sensei - forkortelse for Sense jern.

I deres seneste undersøgelse, hvor forskerne beskriver Sensei, de viser, at det virker som en riboswitch i nærvær af jern. Ved binding af jern, den gennemgår en strukturel ændring for at anspore proteinsyntese af de tilstødende jernrelaterede gener.

Så, hvad er så fascinerende ved et jernfølende RNA?

Godt, der er to dele til dette svar. For det første, jern er afgørende for mange cellulære processer og fungerer ofte som ledsager til kemiske reaktioner i celler. Hvis jernkoncentrationen tippes ud af balance, det kan nå toksiske niveauer og forvirre celler. Derfor er det vigtigt for cellerne at kunne ane jern.

"Især, sygdomsfremkaldende patogene bakterier skal have evnen til at fornemme jern, så de kan være årvågne omkring hæm-rige værtsvæv, "forklarer Siladitya, hovedforfatteren.

For det andet, proteiner har været forløberne inden for jernmåling. Hvorimod RNAs ordsprog har været at handle som gløder i en bunke kul - der venter på at omsætte til aminosyrestrenge. Selvom de sidste par årtier har oplevet et hav af ændringer i denne definition, konstateringen af, at biomolekyler så sarte og forbigående som RNA'er kan detektere jern, kommer som en åbenbaring.

"Denne opdagelse sætter RNA'er i rampelyset for at føle grundlæggende vigtige cellulære metabolitter som jern, "siger Arati. Faktisk, hun forklarer yderligere, at det er evnen til at adoptere komplekse folder og strukturer, der giver RNA'er deres fleksibilitet til at interagere med en overflod af molekyler lige fra vitaminer til metaller.

Nu, en sådan opdagelse kræver stor kontrol. Så, for at kontrollere, om Sensei virkelig er en sand sandføler af jern, teamet testede, om RNA var i stand til at binde jern midt i en flod af andre molekyler. Tro mod sit navn, Sensei var en mester. Uanset hvilke metalioner der var til stede i blandingen, Sensei var kompromisløs og valgte altid at binde Fe ²⁺ - hvilket gør det til et af de fineste og stærkeste metalloregulerende RNA'er, der er fundet indtil nu.

Spørgsmålet var så - hvad sker der, når Sensei binder jern? I den strukturelle skala, det jernbundne RNA transformerer sig selv og vedtager en 'pose', der favoriserer proteinoversættelse. Faktisk, det åbner sin struktur, så jernrelaterede gener, der er til stede i tæt genomisk nærhed, kan gøres til proteiner.

Med disse oplysninger i hånden, forskerne blev derefter til snedige ingeniører. De justerede sekvensen af ​​RNA og identificerede de dele i kløverbladlignende struktur, der kan binde jern. Derefter, de gik et skridt videre og foretog en lille ændring i RNA -sekvensen, som flyttede RNA's kompetence fra at føle jern til nu at detektere nikkel og kobolt.

"Denne nanoskalaudvikling af jernfølelse, som vi demonstrerer, forhåbentlig vil sætte scenen for at designe jern-biosensorer, der kan være nyttige for både bakteriel biologi og biomedicin, "forklarer Arati.

Denne historie handler lige så meget om opdagelse ved serendipitet, som det handler om, hvad opdagelsen har lært os - alsidigheden af ​​RNA, den ubøjelige specificitet bag et RNA's skrøbelige struktur og dens evne til at fornemme noget så fundamentalt som jern. Hvilken bedre måde at ære det på end ved at kalde det Sensei, betyder lærer?