Ученые из Лос-Аламоса и международные партнеры создали первые трехмерные изображения молекулы РНК особого типа, которая имеет решающее значение для программирования стволовых клеток и известна как «темная материя» генома.

Насколько нам известно, это первое полное трехмерное структурное исследование любой длинной некодирующей РНК (lncRNA), кроме частичной структуры. Лучшее понимание этих РНК может привести к новым стратегиям в регенеративной медицине для людей с сердечными заболеваниями из-за сердечно-сосудистых заболеваний или старения ».

Карисса Санбонмацу, корреспондент и структурный биолог, Лос-Аламосская национальная лаборатория

Команда использовала технику, называемую малоугловым рентгеновским рассеянием (SAXS), которая обнаруживает трехмерную оболочку молекулы РНК, по словам Трушара Пателя, канадского профессора в команде.

Затем, с помощью машинного обучения и высокопроизводительных вычислений, они создали атомистические модели для размещения внутри конвертов – это включало создание атомистической модели, которая также является самой длинной из изолированной РНК (636 нуклеотидов) на сегодняшний день. сказал Ду Нам Ким, ведущий автор статьи Nature Communications .

«Наша работа представляет собой первый шаг к тому, чтобы показать, что эти РНК с трудным изображением обладают трехмерными структурами, и что эти молекулярные структуры могут очень хорошо определять, как они работают», – сказал Санбонмацу. «Исследуемая РНК называется« Храброе сердце »- она ​​запускает превращение стволовых клеток в клетки сердца», – сказала она.

До того, как геном человека был секвенирован в 2000 году, считалось, что он в основном содержит инструкции по белкам, рабочим молекулам человеческих клеток. Ученые были потрясены, обнаружив, что менее 10 процентов генома кодируют белки.

С тех пор остальные 90 процентов считались «мусорной ДНК» или «темной материей». Введите РНК, молекулярный двоюродный брат ДНК. Ученые изначально предполагали, что основной целью РНК было просто координировать роль посланника ДНК в синтезе белков.

Однако недавно было показано, что более 90 процентов генома кодирует новый и таинственный класс РНК, называемых длинными некодирующими молекулами РНК (lncRNA).

Эти молекулы РНК помогают контролировать включение и выключение генов; в некоторых случаях их неисправность вызывает врожденные дефекты, аутизм и даже рак.

Они также являются ключом к перепрограммированию взрослых стволовых клеток. Хотя молекулы составляют 90 процентов генома, ученые почти не представляют, как они работают, или даже как они выглядят.

В этом исследовании, одном из крупнейших трехмерных исследований, посвященных только РНК, новые трехмерные изображения закладывают основу для будущих исследований, которые позволят пролить больше света на то, как они контролируют гены.