De impact van omgevingscondities op de dynamische structuren van RNA's in levende cellen is onthuld door innovatieve technologie die is ontwikkeld door onderzoekers van het John Innes Centre.

Het onderzoek, het resultaat van een samenwerking tussen de groepen van Professor Dame Caroline Dean FRS en Dr. Yiliang Ding, vergroot ons begrip van wat er op cellulair niveau gebeurt als reactie op omgevingssignalen. Dit verhoogt de mogelijkheid dat we deze kennis kunnen gebruiken om gewassen te verfijnen of op RNA gebaseerde therapieën te ontwikkelen voor ziekten zoals COVID-19 (SARS-COV-2.)

Eerder onderzoek door deze groepen toonde aan dat twee belangrijke genetische elementen COOLAIR en FLC samenwerken om de moleculaire reacties van planten op warm en koud te reguleren. Maar het was onduidelijk hoe de RNA-structuur van COOLAIR bijdraagt ​​aan de regulatie van FLC, een genetische rem op de bloei van planten.

Onderzoekers van de Ding-groep hebben een nieuwe technologie ontwikkeld die in staat is om de RNA-structuur te profileren met de resolutie van een enkel molecuul in levende cellen.

Door deze techniek te gebruiken, konden ze structurele veranderingen in RNA observeren. In warme omstandigheden neemt COOLAIR RNA drie overheersende structuren aan en deze vormen en verhoudingen veranderden nadat de planten waren blootgesteld aan koude temperaturen.

Ze merkten op dat veranderingen in RNA-conformaties in één hypervariabel gebied van COOLAIR de FLC-expressie veranderden. Door mutaties in de sequentie van dit RNA-gebied aan te brengen, konden de onderzoekers de bloeitijd van de planten veranderen.

Dr. Ding zegt dat hun "werk heeft aangetoond dat RNA's verschillende conformaties of structuren kunnen aannemen. Deze diverse conformaties veranderen dynamisch als reactie op externe omstandigheden. In deze studie hebben we door het afstemmen van de RNA-structuur de bloeitijd van de plant veranderd."

Het begrip van hoe de RNA-structuur de RNA-functie beïnvloedt, en het vermogen om plantengenomen op RNA-cellulair niveau te manipuleren, vergroot de mogelijkheid om gewastypes te ontwerpen met meer wenselijke agronomische en voedingskenmerken.

De groep zegt dat de technologie ook kan worden toegepast op menselijke cellen waar RNA-structuren kunnen dienen als leidraad voor het ontwerpen van op RNA gebaseerde therapieën.

Eerste auteur Dr. Pan Zhu zegt dat "elk RNA waarschijnlijk zijn eigen RNA-structuurlandschappen en conformationele diversiteiten heeft. Onze technologie zal ons in staat stellen om het doordringende functionele belang van RNA-structuren in de RNA's van belang zoals SARS-COV-2 te onderzoeken. ."

De groep zal nu proberen hun nieuwe technologie te delen met op RNA gebaseerde industriële of academische medewerkers.

Tijdens het proces van genexpressie wordt DNA getranscribeerd in RNA dat vervolgens wordt gebruikt om eiwitten te maken. RNA wordt vaak het "magere molecuul" genoemd omdat het enkelstrengs is, maar recent werk heeft de structurele diversiteit ervan benadrukt en hoe deze structuren de genregulatie en eiwitsynthese beïnvloeden.

In planten werkt FLC als een rem op de bloei, een belangrijk onderdeel van een moleculair mechanisme dat ervoor zorgt dat de plant alleen bloeit wanneer het een vereist niveau van blootstelling aan kou heeft bereikt. COOLAIR is antisense voor FLC, bindt eraan en voorkomt dat het wordt getranscribeerd na blootstelling aan koude. Kennis van deze mechanismen is essentieel om de gevolgen van klimaatverandering te begrijpen.

Het onderzoek verschijnt in Natuur .