Biologen dachten vroeger dat ze de minder bekende neef van DNA kenden, RNA, maar in de afgelopen twee decennia is het duidelijk geworden dat het molecuul veel meer geheimen heeft dan het ooit heeft onthuld. Recente ontdekkingen hebben ervoor gezorgd dat het een nooit eerder verwachte rol heeft gespeeld bij het reguleren van hoe een cel functioneert.

Wetenschappers van Stanford rapporteren in het tijdschrift Angewandte Chemie ze hebben nu een tool ontwikkeld die kan helpen bij het ontrafelen van een aantal van die geheimen, hoofdzakelijk door RNA-moleculen voor de wereld te verbergen. Wat deze nieuwe tool onthult over RNA, zou biologen kunnen helpen om de innerlijke werking van onze cellen in zowel ziekte als gezondheid beter te begrijpen.

"RNA is voor mij nog steeds een van de grote mysteries in de cel, " zei Erik Kool, de George en Hilda Daubert hoogleraar scheikunde en een lid van Stanford Bio-X en Stanford ChEM-H. "Vroeger dachten we vrij eenvoudig aan RNA, maar we weten nu dat er veel soorten RNA zijn, tientallen klassen RNA, en we weten niet wat misschien 90 procent van hen in de cel doet."

Om dat probleem aan te pakken, Kool; Anastasia Kadina, de eerste auteur van het artikel en een postdoctoraal onderzoeker in Kool's lab op het moment dat het onderzoek werd gedaan; en postdoctoraal onderzoeker Anna Kietrys ontwikkelde wat zij RNA-cloaking noemen, een eenvoudige, omkeerbare methode die biologen zou kunnen helpen de reeks onbekende operaties die RNA uitvoert in de cellen van levende wezens beter te begrijpen.

DNA's onstabiele neef

Nog maar 15 of 20 jaar geleden, wetenschappers geloofden dat er maar een paar soorten RNA waren, en dat ze allemaal één doel dienden:de genetische code lezen die in DNA is geschreven en deze gebruiken om de eiwitten te bouwen die alle levende wezens nodig hebben om te overleven. Overuren, echter, het werd duidelijk dat er andere soorten RNA waren die niet alleen genen afleesden en eiwitten bouwden - maar wat ze van plan waren, was een raadsel.

De uitdaging, onderzoekers vonden, was dat hetzelfde dat RNA zo multifunctioneel en interessant maakt, het ook zeer frustrerend maakt om mee te werken. Het reageert met vrijwel alles - een klein molecuul, een enzym of zelfs zichzelf – wat betekent dat het bij de minste aanraking uiteenvalt, of krul zichzelf gewoon in een kleine bal zonder waarschuwing. Als resultaat, het is moeilijk om RNA-monsters stabiel te houden, laat staan ​​ze voldoende onder controle te krijgen om ze te bestuderen.

RNA verbergen onder een chemische deken

De oplossing, het team vond, was om RNA te verbergen voor andere moleculen met behulp van een speciale chemische mantel, een die RNA zou bedekken zonder te vouwen, het breken of anderszins verknoeien van de onderliggende structuur van het molecuul.

"Het is alsof je er een deken op gooit, " zei Kool, "zoals de onzichtbaarheidsmantel van Harry Potter." De chemische stof verbergt RNA van eiwitten, enzymen en andere moleculen. De deken zelf is gemaakt van een chemische verwant van vitamine B3 die het laboratorium de afgelopen jaren heeft ontwikkeld. Op basis van dat werk Kadina werkte aan het vinden van de juiste omstandigheden - de juiste temperatuur, de juiste mix van vloeistoffen om te mengen met het verhulmiddel enzovoort - om de chemische deken zo te krijgen dat het het grootste deel of het geheel van een RNA-molecuul bedekt.

Om echt grip te krijgen op wat specifieke RNA-moleculen doen, echter, onderzoekers zouden graag in staat zijn om RNA-reacties uit en weer aan te zetten - dat wil zeggen, ze moeten in staat zijn om de deken af ​​te doen, te. Dus ontwikkelde Kadina ook een onthullingsmethode die RNA terugbrengt naar zijn vroegere, onhandelbaar zelf. Cruciaal, zowel cloaking als uncloaking werken ongeacht de grootte van een RNA-molecuul, iets wat voorheen niet mogelijk was, zei Kool.

RNA bestuderen in de echte wereld

Vanwege de omkeerbaarheid en flexibiliteit, RNA-cloaking zou onderzoekers kunnen helpen om niet alleen de functies van een breed scala aan RNA-moleculen te bestuderen - in theorie, welk RNA-molecuul dan ook – maar ook hoe de timing van RNA-reacties die functies beïnvloedt. Nog altijd, een van de meest dringende potentiële toepassingen is een van de eenvoudigste:eenvoudig RNA gedurende langere tijd stabiel houden in een laboratorium, iets dat RNA-cloaking heel goed zou kunnen doen.

Vervolgens, "we willen naar levende systemen gaan, " zei Kool, en gebruik cloaking en uncloaking om de functie van bepaalde RNA-moleculen in cellen te bestuderen. Ongeveer, het idee is om RNA in een beschermende deken in het lab te hullen, injecteer het in een levende cel, onthul het dan, het inschakelen van de cellulaire functies die dat stuk RNA bestuurt. De teamleden moeten aantonen dat hun onthullingsmiddel geen schade toebrengt aan de cellen die ze proberen te bestuderen. maar de methode zou biologen kunnen helpen beter te begrijpen hoe RNA-reacties werken. De onderzoekers kijken ook naar manieren om de effecten van een RNA-mantel te lokaliseren op een specifiek weefsel of locatie in een biologisch monster.

Langere termijn, Kool zei, RNA-cloaking zou een standaardhulpmiddel kunnen worden voor biologen. De methode is eenvoudig in vergelijking met andere tools die in de loop der jaren zijn ontwikkeld om RNA te beteugelen, dus het zou gemakkelijk zijn voor niet-specialisten om te leren en er gebruik van te maken in hun laboratoria.