Cum afectează schimbările de mediu formele ARN-ului în celulele vii?

Impactul condițiilor de mediu asupra structurilor dinamice ale ARN-urilor din celulele vii a fost dezvăluit de o tehnologie inovatoare dezvoltată de cercetătorii de la John Innes Centre.

Cercetarea, rezultatul unei colaborări între grupurile profesorului Dame Caroline Dean FRS și al doctorului Yiliang Ding, ne permite să înțelegem mai bine ce se întâmplă la nivel celular ca răspuns la semnalele de mediu. Acest lucru ridică posibilitatea de a folosi aceste cunoștințe pentru a regla cu precizie culturile sau pentru a dezvolta terapii pe bază de ARN pentru boli precum COVID-19.

• Două găuri negre gigantice devorează stele la 600 de milioane de ani-lumină distanță
• Un experiment ar putea clarifica originea metanului de pe Marte

Cercetările anterioare ale acestor grupuri au arătat că două elemente genetice importante COOLAIR și FLC interacționează pentru a regla răspunsurile moleculare ale plantelor la cald și la rece.

Dar nu era clar cum contribuie structura ARN a COOLAIR la reglarea FLC – o frână genetică a înfloritului la plante.

Cercetătorii au reușit să modifice timpul de înflorire al plantelor

Cercetătorii din grupul Ding au dezvoltat o nouă tehnologie care este capabilă să stabilească profilul structurii ARN-ului la rezoluția unei singure molecule în celule vii.

Utilizarea acestei tehnici le-a permis să observe modificările structurale ale ARN-ului. În condiții calde, ARN-ul COOLAIR adoptă trei structuri predominante, iar aceste forme și proporții s-au schimbat după ce plantele au fost expuse la temperaturi scăzute.

Aceștia au observat că modificările în conformațiile ARN într-o regiune hipervariabilă a COOLAIR au schimbat expresia FLC. Prin introducerea de mutații în secvența acestei regiuni de ARN, cercetătorii au reușit să modifice timpul de înflorire al plantelor.

,,Lucrarea noastră a arătat că ARN-urile pot adopta diferite conformații, sau structuri. Aceste conformații diverse se schimbă în mod dinamic ca răspuns la condițiile externe. În acest studiu, prin ajustarea structurii ARN-ului, am modificat timpul de înflorire al plantelor”, a declarat Dr. Ding, potrivit EurekAlert.

ARN-ul, ,,molecula slabă”

Înțelegerea modului în care structura ARN-ului afectează funcția ARN-ului și genomurile plantelor la nivelul celular al ARN-ului, sporește posibilitatea de a proiecta tipuri de culturi cu trăsături agronomice și nutriționale mai dezirabile.

Grupul afirmă că tehnologia poate fi aplicată și la celulele umane, unde structurile ARN ar putea servi drept ghid pentru proiectarea de terapii bazate pe ARN.

,,Este probabil ca fiecare ARN să aibă propriile peisaje ale structurii ARN și diversități conformaționale. Tehnologia noastră ne va permite să explorăm importanța funcțională omniprezentă a structurilor ARN în ARN-urile de interes, cum ar fi SARS-COV-2″, a declarat Dr. Pan Zhu.

Cheia pentru a înțelege consecințele schimbărilor climatice

În timpul procesului de exprimare genetică, ADN-ul este transcris în ARN, care este apoi utilizat pentru a produce proteine. ARN-ul este deseori denumit ,,molecula slabă”, deoarece este monocatenar, dar lucrările recente au evidențiat diversitatea sa structurală și modul în care aceste structuri afectează reglarea genelor și sinteza proteinelor.

La plante, FLC acționează ca o frână a înfloririi, fiind o parte esențială a unui mecanism molecular care asigură că planta înflorește numai atunci când a atins un nivel necesar de expunere la frig.

COOLAIR este antisens față de FLC, legându-se de aceasta și blocând transcrierea ei după expunerea la frig. Cunoașterea acestor mecanisme va fi esențială pentru a înțelege consecințele schimbărilor climatice.

Analiza a fost publicată în Nature.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cum repară intestinul celulele deteriorate? ,,Abia acum începem să înțelegem”

Acidul hialuronic „trezește” celulele stem pentru a repara mușchii deteriorați

Specialiștii au „vindecat” un atac de cord prin regenerarea celulelor musculare

Noi materiale ar putea permite realizarea de celule solare mai ieftine