Novo istraživanje objavljeno na bioRxiv pokazuje da prirodne RNA molekule mogu da formiraju velike, kompleksne strukture — uključujući filamente i ikosaedralne kaveze — koristeći kratke lance do 200 nukleotida. Autori su identifikovali RNA iz bakteriofaga koje sklapaju "kissing stem loop" interakcijama i vizualizovali ih cryo-EM tehnikom. Otkriće podržava mogućnost da su slične strukture postojale u hipotetičkom RNA svetu, ali je potrebno proveriti njihovu stabilnost u prirodnim uslovima i unutar ćelija.
RNA može da radi stvari koje ranije nismo videli — Prirodne RNA formiraju filamente i kaveze
Ring-shaped RNA molecules pile on top of each other, using kissing loops to produce a filament. | Credit: Lin Huang
Naučnici su dugo smatrali da su molekuli RNA u ranim fazama života mogli da grade samo male i relativno jednostavne strukture. Novo istraživanje, objavljeno kao preprint na serveru bioRxiv 1. jula, pokazuje da prirodne RNA sekvence mogu da se sklapaju u velike i sofisticirane oblike — uključujući filamente i kaveze veličine virusa — što postavlja nova pitanja o mogućoj ulozi RNA pri nastanku života pre oko 4 milijarde godina.
Šta su istraživači uradili?
Tim na čelu sa Lin Huangom sa Sun Yat-Sen univerziteta analizirao je veliki broj RNA sekvenci i identifikovao porodicu molekula, kodiranih u bakteriofagima (virusi koji inficiraju bakterije), koje formiraju takozvane "kissing stem loop" interakcije. Istraživači su nekoliko ovih kratkih RNA lanaca (do 200 nukleotida) pročistili u laboratoriji, dozvolili im da se sklapaju u posudama i zatim vizualizovali dobijene strukture korišćenjem kriogene elektronske mikroskopije (cryo-EM).
Glavni nalazi
Nekoliko otkrivenih RNK se samostalno organizovalo u dugotrajne filamente koje podsećaju na proteinske skelne strukture poput citoskeleta. Drugi molekuli su formirali zatvorene kaveze, uključujući oblike slične ikosaedru — trodimenzionalnoj šupljoj strukturi od 20 jednakostraničnih trouglova, kakvu koriste mnogi virusi za pakovanje genoma.
RNA structures assemble into icosahedra as large as protein-based virus capsids. | Credit: Lin Huang
"Pokazujemo da RNA može da radi stvari koje ranije nismo videli," rekao je Lin Huang. "To sugeriše da je pri poreklu života RNA mogla da se sklapa u razne oblike."
Šta to znači za teoriju RNA sveta?
Rezultati pokazuju da, uprkos ograničenom broju gradivnih jedinica (četiri nukleotida), RNA ima inherentan potencijal da gradi kompleksne, višeslojne strukture. To podržava mogućnost da su slični oblici mogli postojati u hipotetičkom RNA svetu, odnosno u fazi evolucije kada je RNA nosila i informaciju i katalitičku funkciju.
Ograničenja i budući eksperimenti
Autori naglašavaju da ovo otkriće ne dokazuje da su takve strukture zaista bile prisutne na početku života. Ključna pitanja su da li se ove strukture mogu formirati u prirodnim uslovima onog vremena (npr. povišena temperatura, niska pH vrednost) i da li se uopšte formiraju unutar inficiranih bakterija ili ih unutrašnji faktori ćelija sprečavaju ili podstiču. Evoluciona biologinja Anna Medvegy ukazuje da rekreacija paleo-okolinske sredine i testiranje stabilnosti ovih kompleksa pod takvim uslovima predstavljaju naredne logične korake.
Moguće biotehnološke primene
Pored implikacija za poreklo života, RNA kavezi i filamenti bi mogli imati upotrebu u biotehnologiji i medicini — slično ideji DNA origami, gde se DNK savija u precizne oblike za isporuku lekova. RNA nudi specifične prednosti (npr. katalitičke funkcije, kratke sekvence) koje bi mogle biti iskorišćene za terapijske nosače ili druge nanostrukture.
Napomena: Istraživanje je objavljeno kao preprint i još nije prošlo stručnu (peer) recenziju, pa su zaključci privremeni dok se ne sprovede dodatna verifikacija.
Pomozite nam da budemo bolji.
