"De echte ontdekkingsreis bestaat niet in het zoeken naar nieuwe landschappen, maar in het hebben van nieuwe ogen."

Wetenschappers zouden instaan ​​voor deze verklaring, omdat wetenschappelijk onderzoek de gewoonte heeft om toevallige ontdekkingen te doen als we anders over dingen denken.

In het lab van Arati Ramesh bij de NCBS, het team houdt ervan om de structuur en sequentie van ribonucleïnezuren (RNA's; moleculen die de genetische code van een organisme ontsleutelen in eiwitboodschappen) te bespioneren. Tijdens een zo'n geval, afgestudeerde studenten in het laboratorium van Arati keken naar een familie van nikkel en kobalt (NiCo-RNA's) die bacteriële RNA's met een klaverbladachtige structuur detecteerden. Tijdens het doorzoeken van deze dataset, ze merkten een reeks RNA's op die deze algemene klaverbladarchitectuur hadden behouden, maar die subtiel anders waren. Bij het achtervolgen van deze 'varianten', ze realiseerden zich dat de 'NiCo-achtige RNA's' in feite waren verankerd in genomische graszoden die dichtbij genoeg waren om ijzergerelateerde enzymen en transporteurs te reguleren. Zouden deze NiCo-look-alikes dan metalloregulatoren kunnen zijn? Misschien van ijzer (Fe ²⁺ )?

Om dit uit te zoeken, het team hield NiCo-achtig RNA en Fe ²⁺ in twee aparte kooien gescheiden door een membraan dat alleen Fe . toelaat ²⁺ door te bloeden. De experimentele uitkomst onthulde zonder twijfel dat deze RNA's Fe . verleidden ²⁺ naar hun kamer. Hun gok werd juist bewezen en zo kwam de ontdekking van Sensei - een afkorting van Sense-ijzer.

In hun recente studie, waar de onderzoekers de Sensei beschrijven, ze laten zien dat het werkt als een riboswitch in de aanwezigheid van ijzer. Bij het binden van ijzer, het ondergaat een structurele verandering om de eiwitsynthese van de aangrenzende ijzergerelateerde genen te stimuleren.

Dus, wat is er zo fascinerend aan een ijzergevoelig RNA?

We zullen, dit antwoord bestaat uit twee delen. Ten eerste, ijzer is essentieel voor veel cellulaire processen en werkt vaak als een begeleiding bij chemische reacties in cellen. Als de ijzerconcentratie uit balans raakt, het kan toxische niveaus en perplexe cellen bereiken. Het is dus belangrijk dat cellen ijzer kunnen voelen.

"Bijzonder, ziekteverwekkende pathogene bacteriën moeten het vermogen hebben om ijzer te voelen, zodat ze waakzaam kunnen zijn rond heemrijke gastheerweefsels, " legt Siladitya uit, de hoofdauteur.

Ten tweede, eiwitten zijn de voorlopers geweest in ijzerdetectie. Terwijl de spreekwoordelijke rol van RNA's is geweest om zich te gedragen als sintels in een stapel steenkool - wachtend om te worden vertaald in reeksen aminozuren. Ook al is er de afgelopen decennia een zee van verandering geweest in deze definitie, de bevinding dat biomoleculen die zo delicaat en voorbijgaand zijn als RNA's ijzer kunnen detecteren, komt als een openbaring.

"Deze ontdekking zet RNA's in de schijnwerpers voor het detecteren van fundamenteel belangrijke cellulaire metabolieten zoals ijzer, " zegt Arati. In feite, ze legt verder uit dat het het vermogen is om complexe plooien en structuren aan te nemen die RNA's hun flexibiliteit geven om te interageren met een overvloed aan moleculen, variërend van vitamines tot metalen.

Nutsvoorzieningen, zo'n ontdekking vraagt ​​veel aandacht. Dus, om te controleren of Sensei inderdaad een waarheidsgetrouwe ijzersensor is, het team testte of het RNA ijzer kon binden te midden van een stortvloed van andere moleculen. Trouw aan zijn naam, Sensei was een meester. Welke metaalionen er ook in de mix aanwezig waren, Sensei was compromisloos en koos er altijd voor om Fe . te binden ²⁺ - waardoor het een van de beste en sterkste metalloregulerende RNA's is die tot nu toe zijn ontdekt.

De vraag was toen:wat gebeurt er als Sensei ijzer bindt? Op structurele schaal, het ijzergebonden RNA transformeert zichzelf en neemt een 'houding' aan die eiwittranslatie bevordert. In feite, het opent zijn structuur zodanig dat ijzergerelateerde genen die in dichte genomische nabijheid aanwezig zijn, in eiwitten kunnen worden omgezet.

Met deze informatie in de hand, de onderzoekers veranderden toen in sluwe ingenieurs. Ze pasten de sequentie van het RNA aan en identificeerden de delen in de klaverbladachtige structuur die ijzer kunnen binden. Vervolgens, ze gingen nog een stap verder en maakten een kleine verandering in de RNA-sequentie die de competentie van RNA verschoof van het waarnemen van ijzer naar nikkel en kobalt.

"Deze techniek van ijzerdetectie op nanoschaal die we demonstreren, zal hopelijk de weg vrijmaken voor het ontwerpen van ijzer-biosensoren die van nut kunnen zijn voor zowel bacteriële biologie als biogeneeskunde, ", legt Arate uit.

Dit verhaal gaat evenzeer over ontdekking door serendipiteit, omdat het gaat over wat de ontdekking ons heeft geleerd:de veelzijdigheid van RNA, de onbuigzame specificiteit achter de broze structuur van een RNA en zijn vermogen om zoiets fundamenteels als ijzer aan te voelen. Wat is een betere manier om het te eren dan door het Sensei te noemen, leraar betekent?