RNA, of ribonucleïnezuur, speelt een essentiële rol in veel biologische processen, niet alleen als boodschappermolecuul met de taak om genetische informatie van de kern naar het cytoplasma over te brengen voor eiwitproductie, maar ook als protagonist van verschillende en aanzienlijk belangrijke cellulaire mechanismen. In veel van deze de structuur ervan speelt een cruciale rol. De structuur is verschillend en kenmerkend voor elk RNA, afhankelijk van de volgorde van specifieke eenheden, bekend als nucleotiden. Een onderzoeksteam van SISSA, onder leiding van professor Giovanni Bussi, heeft een geautomatiseerd simulatiemodel ontwikkeld dat de driedimensionale conformatie van het RNA-filament effectief voorspelt uitgaande van een sequentie van nucleotiden. De hoofdauteur van de studie, net gepubliceerd in het tijdschrift Onderzoek naar nucleïnezuren , is SISSA-onderzoeker Simón Poblete. Het werk belooft een aanzienlijke impact te hebben op het gebied van onderzoek en toepassing.

"RNA-structuur is een cruciale factor voor veel van zijn functies, " legt Giovanni Bussi uit. "De experimentele bepaling van RNA-structuren kan jaren duren, daarom is er grote belangstelling voor het ontwikkelen van methoden om de structuur ervan te voorspellen. Tot vandaag, voorspellende modellen hebben zich voornamelijk geconcentreerd op de studie van RNA-delen die dubbele helices vormen. Echter, het RNA-filament kan specifieke en complexe conformaties aannemen die worden bepaald door de zogenaamde 'niet-canonieke' interacties, die heel anders zijn dan die voorspeld door Watson-Crick's dubbele helixmodel voor DNA."

Huidige simulatiemodellen, zegt Bussi, "werk heel goed. Beginnend met één reeks, ze kunnen verschillende mogelijke structuren bedenken. Het probleem is dat ze niet kunnen zeggen wat de juiste structuur is van velen. Ons model, die een vereenvoudigde weergave van RNA gebruikt en expliciet is ontworpen om niet-canonieke interacties te voorspellen, is in dit opzicht zeer efficiënt gebleken." Om de kwaliteit te testen, onderzoekers hebben het gebruikt om de structuur te voorspellen van RNA-moleculen waarvan de driedimensionale conformatie bekend is, uitgaande van de kennis van de reeks alleen. "Als we onze voorspellingen vergelijken met bekende structuren, we hebben begrepen dat onze aanpak echt werkt, " bevestigt Giovanni Bussi.

Dit zou licht kunnen werpen op de relatie tussen de structuur en functie van RNA. Bussi zegt, "RNA is vooral interessant vanwege de praktische implicaties; zodra een RNA-molecuul is geïdentificeerd, door middel van een snel en goedkoop replicatieproces kunnen met weinig moeite zoveel moleculen worden verkregen als gewenst en identiek aan de eerste. Indien, bijvoorbeeld, we waren in staat om het RNA-molecuul te vinden dat in staat is om precieze processen in het organisme op gang te brengen met belangrijke therapeutische effecten vanwege zijn specifieke structuur, dit zou echt ongehoorde perspectieven openen."