Новости космоса и технологий. » Химия » Исследователи разрабатывают инструменты для улучшения трехмерного изображения больших молекул РНК

Исследователи разрабатывают инструменты для улучшения трехмерного изображения больших молекул РНК

Опубликовал: Admin, 8-10-2020, 01:01, Химия, 46, 0

Исследователи разрабатывают инструменты для улучшения трехмерного изображения больших молекул РНК

Ученые Мэрилендского университета разработали метод определения структуры больших молекул РНК с высоким разрешением. Этот метод решает проблему, которая ограничивала трехмерный анализ и визуализацию РНК только небольшими молекулами и частями РНК в течение последних 50 лет.

Новый метод, расширяющий возможности спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), позволит исследователям понять форму и структуру РНК молекулы и узнайте, как они взаимодействуют с другими молекулами. Понимание, предоставляемое этой технологией, может привести к целенаправленному терапевтическому лечению заболеваний с помощью РНК. научная работа Об этой работе опубликовано в журнале Успехи науки 7 октября 2020 года.

«Область спектроскопии ядерного магнитного резонанса застряла в поисках мелких вещей, скажем, 35 ​​строительных блоков РНК или нуклеотидов. Но большинство интересных вещей, которые имеют биологическое и медицинское значение, намного больше, 100 нуклеотидов или более», - сказал Кваку. Дэйи, профессор химии и биохимии Университета Мэриленд и старший автор статьи. «Так что возможность разбить бревна и посмотреть на большие вещи очень увлекательна. Это позволит нам заглянуть в эти молекулы и увидеть, что происходит, так, как мы не могли делать раньше. "

В спектроскопии ЯМР ученые направляют радиоволны на молекулу, возбуждая атомы и «зажигая» молекулу. Измеряя изменения магнитного поля вокруг возбужденных атомов - ядерный магнитный резонанс - ученые могут восстановить такие характеристики, как форма, структура и движение молекулы. Полученные данные затем могут быть использованы для создания изображений, во многом похожих на изображения МРТ, применяемые в медицине.

Обычно сигналы ЯМР от многих атомов в биологической молекуле, такой как РНК, перекрываются друг с другом, что очень затрудняет анализ. Однако в 1970-х годах ученые научились биохимически конструировать молекулы РНК, чтобы они лучше работали с ЯМР, заменяя атомы водорода магнитоактивными атомами фтора. В относительно маленькие молекулы РНК, состоящей из 35 или менее нуклеотидов, атомы фтора легко загораются при попадании радиоволн и остаются возбужденными достаточно долго для анализа с высоким разрешением. Но по мере того как молекулы РНК становятся больше, фтор атомы загораются ненадолго, а затем быстро теряют сигнал. Это предотвратило трехмерный анализ более крупных молекул РНК с высоким разрешением.

Предыдущая работа других ученых показала, что фтор продолжает давать сильный сигнал, когда он находится рядом с атомом углерода, содержащим шесть протонов и семь нейтронов (C-13). Итак, Дэйи и его команда разработали относительно простой метод замены встречающегося в природе C-12 в РНК (которая имеет 6 протонов и 6 нейтронов) на C-13 и установку атома фтора (F-19) непосредственно рядом с ним.

Дэйи и его команда впервые продемонстрировали, что их метод может производить данные и изображения, аналогичные существующим методам, применяя его к фрагментам РНК ВИЧ, содержащим 30 нуклеотидов, которые были ранее отображены. Затем они применили свой метод к фрагментам РНК гепатита B, содержащим 61 нуклеотид, что почти вдвое превышает размер предыдущей ЯМР-спектроскопии, возможной для РНК.

Их метод позволил исследователям идентифицировать участки на РНК гепатита В, где небольшие молекулы связываются и взаимодействуют с РНК. Это может быть полезно для понимания эффекта потенциальных терапевтических препаратов. Следующим шагом исследователей является анализ еще более крупных молекул РНК.

«Эта работа позволяет нам расширить то, что может быть сосредоточено», - сказал Дейи. «Наши расчеты говорят нам, что теоретически мы можем смотреть на действительно большие объекты, такие как часть рибосомы, которая является молекулярной машиной, которая синтезирует белки внутри клеток».

Понимая форму и структуру молекулы, ученые могут лучше понять ее функцию и то, как она взаимодействует с окружающей средой. Более того, эта технология позволит ученым увидеть трехмерную структуру по мере ее изменения, поскольку молекулы РНК, в частности, часто меняют форму. Эти знания являются ключом к разработке терапевтических средств, которые нацелены на специфические молекулы болезни, не влияя на функции здоровых клеток.

«Есть надежда, что если исследователи будут знать укромные уголки в молекуле, которая не функционирует, то они смогут разработать лекарства, заполняющие эти укромные уголки и трещины, чтобы вывести ее из строя», - сказал Дейи. «И если мы сможем проследить, как эти молекулы изменяют форму и структуру, то их реакция на потенциальные лекарства будет немного более предсказуемой, и разработка эффективных лекарств может быть более эффективной».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии