In een doorbraak die licht zou kunnen werpen op een reeks ziekten, hebben wetenschappers van de Universiteit van Californië, Berkeley, de geheimen blootgelegd van hoe cellen RNA vernietigen, een essentieel molecuul dat betrokken is bij veel cellulaire processen. Deze ontdekking, gepubliceerd in het tijdschrift "Molecular Cell", biedt een moleculair inzicht in een fundamentele cellulaire functie en opent nieuwe wegen voor de behandeling van ziekten veroorzaakt door RNA-disfunctie.

RNA (ribonucleïnezuur) is een nauwe chemische neef van DNA (deoxyribonucleïnezuur) en speelt een cruciale rol in verschillende biologische activiteiten, waaronder eiwitsynthese, genregulatie en signalering. Disfunctioneel RNA kan leiden tot een cascade van cellulaire problemen en bijdragen aan de ontwikkeling van ziekten zoals kanker, neurodegeneratieve aandoeningen en virale infecties.

Om de cellulaire gezondheid te behouden, hebben cellen ingewikkelde mechanismen ontwikkeld om beschadigde of onnodige RNA-moleculen af ​​te breken. Eén zo'n mechanisme is RNA-verval, een strak gereguleerd proces dat zorgt voor de tijdige vernietiging van RNA-moleculen wanneer ze niet langer nodig zijn. De moleculaire details van hoe cellen deze RNA-vernietiging uitvoeren, zijn tot nu toe echter ongrijpbaar gebleven.

In hun baanbrekende onderzoek concentreerde het UC Berkeley-team, geleid door professor Rebecca Voorhees en postdoctoraal onderzoeker Dr. Michael Taverner, zich op een specifiek type RNA-verval, het 3'-naar-5'-exonucleolytische vervalpad. Deze route is verantwoordelijk voor de afbraak van RNA-moleculen van het 3'-uiteinde (de staart) naar het 5'-uiteinde (de kop) en speelt een cruciale rol bij het reguleren van genexpressie en RNA-omzet.

Met behulp van een combinatie van geavanceerde biochemische en structurele technieken konden de onderzoekers de moleculaire structuur en het mechanisme bepalen van een eiwitcomplex dat het nucleaire exosoom wordt genoemd en dat de centrale machine is die verantwoordelijk is voor het exonucleolytische verval van 3'-naar-5'. Ze ontdekten dat het nucleaire exosoom een ​​zeer georkestreerde verzameling van meerdere eiwitten is die samenwerken om het RNA-molecuul stapsgewijs af te wikkelen en de afbraak ervan te vergemakkelijken.

Bovendien identificeerden de onderzoekers specifieke eiwitcomponenten van het nucleaire exosoom die verschillende soorten RNA-moleculen herkennen en eraan binden, waardoor ervoor wordt gezorgd dat alleen de beoogde RNA-moleculen worden afgebroken. Deze selectiviteit is van cruciaal belang om willekeurige RNA-vernietiging te voorkomen en cellulaire homeostase te behouden.

"Deze studie biedt het eerste gedetailleerde moleculaire inzicht in hoe cellen RNA vernietigen via de 3'-naar-5' exonucleolytische vervalroute", zegt professor Voorhees. "Wij geloven dat deze inzichten brede implicaties zullen hebben voor het begrijpen hoe RNA-disfunctie tot ziekte leidt en nieuwe mogelijkheden bieden voor therapeutische interventies gericht op RNA-afbraakroutes."

De bevindingen uit deze studie kunnen de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor ziekten waarbij RNA-disfunctie betrokken is. Door de activiteit of componenten van het nucleaire exosoom te manipuleren, kan het mogelijk zijn om de RNA-homeostase te herstellen en de cellulaire defecten te corrigeren die bijdragen aan de progressie van de ziekte.

Verder onderzoek is nodig om de potentiële therapeutische toepassingen van het richten op RNA-vervalroutes te onderzoeken, maar deze baanbrekende studie heeft de basis gelegd voor een beter begrip van hoe cellen RNA vernietigen en biedt een routekaart voor toekomstig onderzoek op het gebied van RNA-biologie.