Nuevos videos impactantes muestran cómo el ARN, la molécula genética que le dice a las células cómo construir proteínas, se enreda en locos nudos a medida que se forma, solo para desenredarse en el último segundo, y de una manera que tomó a los científicos por sorpresa.
Los videos de alta resolución muestran una línea de conga de nucleótidos que rebota, los componentes básicos de ARN ; a medida que la hebra única de ARN se alarga, estos nucleótidos bailan y se retuercen en diferentes formas tridimensionales, moviéndose primero en una conformación y luego en otra. Una vez que está completamente ensamblado, el ARN asume su forma final, lo que dicta cómo puede interactuarcon otras moléculas y proteínas de la célula.
Pero en el camino, el ARN puede quedar atrapado en "nudos" que deben deshacerse para que emerja esta forma final.
"De modo que el ARN tiene que salir de él", dijo el autor del estudio, Julius Lucks, profesor asociado de ingeniería química y biológica y miembro del Centro de Biología Sintética de la Universidad Northwestern. El ARN no funcionará correctamente sipermanece atrapado en el nudo equivocado, es decir, un nudo que se interpone en el camino de su forma final, dijo. "Lo que fue sorprendente es cómo salió de esa trampa ... Esto solo se descubrió cuando teníamos los videos de alta resolución."
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En el nuevo estudio, publicado el 15 de enero en la revista célula molecular , Lucks y sus colegas generaron sus videos de ARN utilizando datos experimentales y un algoritmo informático. El objetivo era ampliar la forma en que se forma el ARN, tanto para comprender mejor la biología celular básica como para allanar el camino hacia mejores tratamientos para los ARN relacionadosenfermedades.
En los experimentos, el equipo utilizó un tipo específico de ARN llamado ARN de partículas de reconocimiento de señal SNP, una molécula evolutivamente antigua que se encuentra en todos los reinos de la vida. Usaron este ARN como modelo, ya que cumple una función fundamental en muchos tiposde células.
para acercar cómo celdas construye este ARN, el equipo usó químicos para pausar el proceso de construcción. Entonces, a medida que se agregaron nuevos nucleótidos al ARN, los investigadores presionaron la pausa y luego registraron cómo esos nucleótidos interactuaban con otros que ya estaban en la alineación, y qué formas formaron.Al capturar los datos de muchas moléculas de ARN individuales, el equipo desarrolló instantáneas de cómo el ARN generalmente se construye a través del tiempo.
Estas instantáneas sirvieron como fotogramas individuales en lo que se convertiría en sus videos finales de formación de ARN. Ahí es donde entró el modelo de computadora. El algoritmo esencialmente unió los fotogramas individuales en mini películas y llenó los espacios entre los fotogramas con lainteracciones de nucleótidos. En estos videos, el equipo notó cómo el ARN se enredaba en complejos nudos que, si se dejaban atados, inutilizarían toda la molécula.
"Se pliega en este estado de trampa y de alguna manera permanece allí", dijo Lucks. El ARN SNP está destinado a formarse en una forma característica de "horquilla", y estas trampas parecen interponerse en el camino. Pero a medida que másLos nucleótidos se agregan a la secuencia, los nuevos nucleótidos se precipitan para desenredar el nudo desplazando los nucleótidos enredados en el interior.
"Ese último pequeño nucleótido es como un disparador" que permite que todo el ARN aparezca en la conformación correcta, dijo Lucks. Piense en el último pliegue de un proyecto de origami, que de repente transforma un trozo de papel arrugado en una hermosa mariposa.En los videos, los nucleótidos resaltados en púrpura oscuro se anudan y los nucleótidos rosa oscuro ayudan a liberarlos, anotó Lucks.
Aprender cómo el ARN se enreda y desenreda es clave para comprender cómo funcionan las células y cómo se forman las proteínas; la investigación también puede ayudar a abordar enfermedades en las que el ARN no funciona correctamente o no se puede formar una proteína específica, como atrofia muscular espinal y enfermedades infecciosas como COVID-19 que son causados por virus de ARN según una declaración .
Una gran pregunta es si el ARN puede desenredarse principalmente de estos nudos, o si a veces necesita proteínas auxiliares para facilitar el proceso. Es posible que algunas proteínas actúen como las llamadas "chaperonas de ARN" y ayuden a esculpir la molécula en su forma finalforma, dijo Lucks. Agregó que puede ser una combinación de ambos, aunque en este punto, eso es especulativo.
Publicado originalmente en Rhythm89.