En kemisk kappa av osynlighet kunde avslöja RNA: s hemligheter

Endgame: Blueprint for Global Enslavement (2007 documentary) (Maj 2019).

Anonim

Biologer brukade tro att de visste DNA: s mindre kända kusin, RNA, men under de senaste två decennierna har det blivit klart att molekylen håller mycket mer hemligheter än den någonsin har avslöjat. Nya upptäckter har det att ta på sig aldrig tidigare förväntat roller för att reglera hur en cell fungerar.

Stanford-forskare rapporterar i tidningen Angewandte Chemie att de nu har utvecklat ett verktyg som kan hjälpa till att avslöja några av dessa hemligheter, i huvudsak genom att gömma RNA-molekyler från världen. Vad det här nya verktyget avslöjar om RNA kan hjälpa biologerna att bättre förstå våra cellers inre verkningar både i sjukdom och hälsa.

"RNA till mig är fortfarande en av de stora mysterierna i cellen", säger Eric Kool, George och Hilda Daubert professor i kemi och en medlem av Stanford Bio-X och Stanford ChEM-H. "Vi brukade tänka på RNA ganska enkelt, men vi vet nu att det finns många typer av RNA, dussintals klasser av RNA, och vi vet inte vad som kanske 90 procent av dem gör i cellen."

För att ta itu med det problemet, Kool; Anastasia Kadina, papperets första författare och en postdoktor i Kools lab vid tiden då forskningen gjordes; och postdoktor Anna Kietrys utvecklade vad de kallar RNA-kappning, en enkel, reversibel metod som kan hjälpa biologerna att bättre förstå utbudet av okända operationer. RNA är uppe i cellerna i levande saker.

DNA: s instabila kusin

För bara 15 eller 20 år sedan trodde forskare att det fanns bara några få typer av RNA, och att de alla tjänade ett mål: Läs den genetiska koden skriven i DNA och använd den för att bygga proteinerna som alla levande saker behöver överleva. Med tiden blev det emellertid klart att det fanns andra typer av RNA som inte bara läste gener och bygga proteiner - men vad de var upp till var någons gissning.

Utmaningen, forskarna fann, var att samma sak som gör RNA så multifunktionellt och intressant gör det också djupt frustrerande att arbeta med. Det kommer att reagera med stort sett allting - en liten molekyl, ett enzym eller ens själv - vilket innebär att det kommer att bryta ihop med minsta beröring, eller bara curl sig in i en liten boll utan varning. Som ett resultat är det svårt att hålla RNA-proverna stabila, än mindre få dem under tillräcklig kontroll för att studera dem.

Dölj RNA under en kemisk filt

Lösningen, som hittades, var att gömma RNA från andra molekyler med hjälp av en speciell kemisk kappa, en som skulle täcka upp RNA utan att lägga ihop, bryta eller på annat sätt krossa den underliggande molekylens struktur.

"Det är som att kasta en filt på det, " sade Kool, "som Harry Potters kappa av osynlighet." Kemikalien döljer RNA från proteiner, enzymer och andra molekyler. Täcken själv är gjord av en kemisk relativ av vitamin B3 som laboratoriet har utvecklat under de senaste åren. Baserat på det arbetet arbetade Kadina för att hitta de rätta förhållandena - rätt temperatur, rätt blandning av vätskor för att blanda med klyvningsmedlet och så vidare - för att få det kemiska filten att täcka mest eller hela en RNA-molekyl.

För att verkligen ta hand om vilka specifika RNA-molekyler som gör det, skulle forskarna vilja kunna slå RNA-reaktioner av och på igen - det vill säga att de måste kunna ta bort filten också. Så Kadina utvecklade också en uncloaking metod som returnerar RNA till sitt tidigare, orubbliga själv. Avgörande, både cloaking och uncloaking arbete oavsett storleken på en RNA-molekyl, något som inte tidigare var möjligt, sade Kool.

Studera RNA i den verkliga världen

På grund av sin reversibilitet och flexibilitet kan RNA-klyvning hjälpa forskare att studera inte bara funktionerna hos ett brett spektrum av RNA-molekyler - teoretiskt, vilken RNA-molekyl som helst - men också hur tidpunkten för RNA-reaktioner påverkar dessa funktioner. Ändå är en av de mest pressande potentiella tillämpningarna bland de enklaste: helt enkelt hålla RNA stabilt i ett laboratorium under längre perioder, något som RNA-kappning kan göra väldigt bra.

Då vill vi "flytta in i levande system", säger Kool och använder cloaking och uncloaking för att studera funktionen hos vissa RNA-molekyler i celler. Grovt är tanken att klä RNA i en skyddande filt i labbet, injicera den i en levande cell, sedan krossa den och slå på vilken cellfunktion som den här delen av RNA styr. Lagmedlemmarna måste visa att deras okloppsmedel inte skadar cellerna de försöker studera, men metoden kan hjälpa biologerna att bättre förstå hur RNA-reaktioner fungerar. Forskarna tittar också på sätt att lokalisera effekterna av en RNA-kappa på en specifik vävnad eller plats i ett biologiskt prov.

På längre sikt, sade Kool, kunde RNA-kappning bli ett standardverktyg för biologer. Metoden är enkel jämfört med andra verktyg som utvecklats under åren för att tvinga in i RNA, så det skulle vara lätt för nonspecialister att lära sig och använda sig av i sina laboratorier.

menu
menu