Biokemikere bruger nyt værktøj til at kontrollere mRNA ved hjælp af lys

Et hold forskere ved Institut for Biokemi ved Münster Universitet opdagede, at de ved at bruge såkaldte FlashCaps var i stand til at kontrollere oversættelsen af ​​mRNA ved hjælp af lys. Resultaterne er blevet offentliggjort i Nature Chemistry .

DNA (deoxyribonukleinsyre) er en lang kæde af molekyler sammensat af mange individuelle komponenter, og den danner grundlaget for livet på Jorden. DNA's funktion er at lagre al genetisk information. Oversættelsen af ​​denne genetiske information til proteiner - som en organisme har brug for for at fungere, udvikle og reproducere - foregår via mRNA (messenger ribonukleinsyre). DNA'et transskriberes til mRNA, og mRNA'et omsættes igen til proteiner (proteinbiosyntese). Med andre ord fungerer mRNA'et som en informationsbærer. Biokemikere ved universitetet i Münster har nu udviklet et nyt biokemisk værktøj, der er i stand til at kontrollere translationen af ​​RNA ved hjælp af lys. Disse såkaldte FlashCaps gør det muligt for forskere at kontrollere en række forskellige processer i celler både rumligt og tidsmæssigt og som et resultat heraf bestemme proteiners grundlæggende funktioner.

Baggrund og anvendt metode

En celles funktioner afhænger af specielle molekyler - enzymerne. Enzymer er proteiner, der er involveret i kemiske reaktioner i cellen. De hjælper med at syntetisere stofskifteprodukter, lave kopier af DNA-molekyler, forberede energi til en celles aktiviteter, modificere DNA'et og nedbryde visse molekyler. For at udvikle et værktøj, som gør det muligt for forskere at bestemme ikke kun, hvilke enzymer der opfylder hvilke funktioner, men også hvad der sker, når disse kun aktiveres i bestemte områder, har forskerholdet ledet af prof. Andrea Rentmeister fra Institut for Biokemi ved Münster Universitet brugte kemisk syntetiserede FlashCaps. FlashCaps er udstyret med en såkaldt fotolabil beskyttelsesgruppe - kemiske grupper, som kan fjernes gennem bestråling med lys - og inkorporeres i mRNA'et under RNA-syntese.

Det specielle ved denne strategi er, at her, i modsætning til andre undersøgelser, skal der ikke ske nogen modifikation af mRNA-sekvensen. Alt, der kræves, er inkorporering af et lille molekyle (FlashCap) for næsten fuldstændig at blokere translationen af ​​et langt mRNA. Efter bestråling med lys sker der en tilbagevenden til det naturlige mRNA - uden nogen modifikationer. "Ved at bruge vores FlashCaps," forklarer Nils Klöcker, en af ​​studiets hovedforfattere og ph.d. studerende ved Institut for Biokemi, "det er nu muligt for alle laboratorier i verden at aktivere ethvert mRNA af interesse med lys uden nogen ekstra trin."

Ved hjælp af udførlig organisk-kemisk syntese var teamet af Münster-forskere i stand til at udvikle FlashCaps - et molekyle til at kontrollere mRNA-translation ved hjælp af lys. De viste, at denne strategi effektivt hæmmer translationen og, efter bestråling med lys i celler, reaktiverer den. Forskellen mellem denne tilgang og andre strategier er ikke kun, at FlashCaps kan bruges af ethvert laboratorium - uden at nogen særlig ekspertise eller særlige protokoller eller modifikationer er nødvendige - men også at mRNA'et, efter at være blevet bestrålet, eksisterer i sin naturlige struktur, hvilket gør det lettere at studere naturlige processer i celler.

I deres arbejde viste forskerne, at de var i stand til at bruge FlashCaps til med succes at kontrollere oversættelsen af ​​mRNA ved hjælp af lys. De demonstrerede dette for fire forskellige mRNA'er i to forskellige cellelinjer. "Dette repræsenterer betydelige fremskridt i at gøre det muligt for andre forskere at have rumlig og tidsmæssig kontrol over oversættelsen af ​​det mRNA, de forsker i," siger Florian Weissenböck, ligeledes fra Institut for Biokemi. "FlashCaps har potentialet til at udvide rækken af ​​metoder, der bruges i hvert mRNA-laboratorium." + Udforsk yderligere

Oprettelse af mRNA med en fuldstændig kemisk proces kan give mulighed for tilpassede mRNA-vacciner