(PhysOrg.com) -- Jarenlang, RNA leek een ongrijpbaar hulpmiddel in nanotechnologisch onderzoek -- gemakkelijk te manipuleren in een verscheidenheid aan structuren, maar vatbaar voor snelle vernietiging wanneer ze worden geconfronteerd met een algemeen gevonden enzym.

"Het enzym RNase knipt RNA willekeurig in kleine stukjes, zeer efficiënt en binnen enkele minuten, ” legt Peixuan Guo uit, doctoraat, Dane en Mary Louise Miller bijzonder leerstoel en hoogleraar biomedische technologie aan de Universiteit van Cincinnati (UC). "Bovendien, RNase is overal aanwezig, waardoor de bereiding van RNA in een laboratorium extreem moeilijk wordt.”

Maar door een chemische groep in het macromolecuul te vervangen, Guo zegt dat hij en collega-onderzoekers een manier hebben gevonden om RNase te omzeilen en stabiele driedimensionale configuraties van RNA te creëren. de mogelijkheden voor RNA in nanotechnologie (de engineering van functionele systemen op moleculaire schaal) sterk uitbreiden.

hun resultaten, "Vervaardiging van stabiele en RNase-resistente RNA-nanodeeltjes die actief zijn in het afstemmen van de nanomotoren voor virale DNA-verpakkingen, ” worden online gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

In hun werk, Guo en zijn collega's concentreerden zich op de riboseringen die, samen met afwisselende fosfaatgroepen, vormen de ruggengraat van RNA. Door een deel van de ribosering te veranderen, Guo en zijn team veranderden de structuur van het molecuul, waardoor het niet in staat is te binden met RNase en bestand is tegen afbraak.

"RNase-interactie met RNA vereist een match van structurele conformatie, ', zegt Guo. "Als de RNA-conformatie is veranderd, de RNase kan RNA niet herkennen en de binding wordt een probleem.”

Terwijl hij zegt dat eerdere onderzoekers hebben aangetoond dat deze wijziging RNA stabiel maakt in een dubbele helix, ze hebben niet het potentieel ervan bestudeerd om de vouwing van RNA te beïnvloeden in een driedimensionale structuur die nodig is voor nanotechnologie.

Na het maken van het RNA-nanodeeltje, Guo en zijn collega's gebruikten het met succes om de DNA-verpakkings-nanomotor van bacteriofaag phi29 aan te drijven, een virus dat bacteriën infecteert.

"We ontdekten dat het gemodificeerde RNA zich op de juiste manier in zijn 3D-structuur kan vouwen, en kan zijn biologische functies uitvoeren na modificatie, ', zegt Guo. "Onze resultaten tonen aan dat het praktisch is om RNase-resistente, biologisch actief, en stabiel RNA voor toepassing in nanotechnologie.”

Omdat stabiele RNA-moleculen kunnen worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan nanostructuren te assembleren, Guo zegt dat ze een ideaal hulpmiddel zijn om gerichte therapieën te leveren aan kankercellen of viraal geïnfecteerde cellen:

"RNA-nanodeeltjes kunnen worden gefabriceerd met een mate van eenvoud die kenmerkend is voor DNA, terwijl ze een veelzijdige structuur en katalytische functie hebben die vergelijkbaar is met die van eiwitten. Met deze RNA-modificatie, hopelijk kunnen we nieuwe studierichtingen openen in RNA-nanotechnologie.”