Aby cząsteczki konieczne do przeżycia organizmu mogły poprawnie pełnić swoje funkcje, muszą najpierw przyjąć określony kształt w procesie nazywanym zwijaniem. Takie ukształtowane cząsteczki mogą już wchodzić w interakcje z innymi molekułami, aby przyspieszać przebieg reakcji chemicznych lub kontrolować ekspresję genów włączając bądź je wyłączając.

Ostatnio naukowcy odkryli, że cząsteczki RNA zwijają się podobnie do białek. RNA, w odróżnieniu od DNA, może tworzyć skomplikowane kształty, w tym specjalne wybrzuszenia, które mają zdolność regulowania aktywności genów bez udziału białek. Od czasu odkrycia tych cząsteczek, dzisiaj określanych ryboprzełącznikami naukowcy próbowali zrozumieć jak one dokładnie działają oraz jak przyjmują określoną strukturę przestrzenną.

Naukowcy z Uniwersytetu w Standford (USA) przyjrzeli się bliżej strukturze ryboprzełączników najpierw izolując badaną cząsteczkę, potem zmuszając ją do “rozwinięcia się” w formę liniową, a następnie stwarzając odpowiednie warunki fizyczne zmuszali cząsteczkę do ponownego zwinięcia się. Cały proces dokładnie analizowali.

Do eksperymentu naukowcy wykorzystali maszynę nazywaną “pułapką optyczną”, dzięki której można było przytrzymać końce RNA za pomocą wiązki promieni lasera. Użycie tej technologii pozwoliło na tak silne związanie końców cząsteczki, że możliwe stało się jej rozprostowanie, a potem ponowne zwinięcie.

Naukowcy z Uniwersytetu Standforda są pierwszymi, którzy badali energię procesu zwijania w tak szczegółowy sposób w czasie rzeczywistym. Są również pionierami w wykorzystaniu siły do określenia jak cząsteczka tworzy strukturę trzeciorzędową. Wcześniejsze badania opierały się raczej na metodach biochemicznych, a takie podejście jest dużo mniej dokładne.

Aby otrzymać wyraźny obraz jak ryboprzełącznk zwija się w czasie rzeczywistym, naukowcy zmapowali energię zwijania cząsteczki w oparciu o siły potrzebne do jej rozwinięcia i badając czas potrzebny RNA do ponownego zwinięcia. Z wykorzystaniem sił naukowcy opisali energię wszystkich stanów pośrednich, jakie przyjmuje RNA na drodze do ostatecznej formy. Dodatkowo udało się im opisać energię potrzebną do przejścia z jednego stanu pośredniego do następnego. Praca na ten temat ukazała się na łamach “Science“.

Joanna Czwojdrak

źródło: ScienceDaily.com

———————————
Oryginalna publikacja: William J. Greenleaf et al., “Direct Observation of Hierarchical Folding in Single Riboswitch Aptamers”, Originally published in Science Express on 3 January 2008, Science 1 February 2008: Vol. 319. no. 5863, pp. 630 - 633, DOI: 10.1126/science.1151298