РНК не образует узлов в известных структурах

До сих пор это не было проверено: в отличие от других биополимеров, РНК — длинная цепь, «кузина» ДНК, — как правило, не образует узлов. Наблюдение опубликовано в журнале PNAS исследовательской группой Международной школы перспективных исследований в Триесте и Комиссариата по атомной энергии в Сакле.

Никто раньше не проверял, но РНК, нуклеиновая кислота, участвующая во многих клеточных функциях, включая синтез белка, по-видимому, является единственной «нитью жизни», не имеющей узлов.

За годы достижения структурной биологии твердо установили, что и белки, и ДНК, хотя и подвержены эволюционному отбору, не избегают статистического закона, согласно которому достаточно длинная и компактная молекулярная цепь неизбежно запутывается. Однако до сих пор никто не изучал случай РНК.

Используя структурное описание примерно 6000 цепей РНК, внесенных в Protein Data Bank (PDB) — публичную базу данных, которая позволяет ученым делиться информацией о структуре белков, ДНК и РНК, — Кристиан Микелетти и Марко Ди Стефано из SISSA и Анри Орлан из CEA в Сакле начали поиск узлов.

«Мы ожидали, что эта длинная гибкая молекула будет вести себя как другие — ДНК и белки — образуя узлы с определенной частотой, — объясняет Микелетти. — Вместо этого нас ждал сюрприз: из 6000 известных структур только в трех случаях были обнаружены «подозреваемые» узлы».

Подозреваемые, потому что эти три случая на самом деле могут быть артефактами. «База данных содержит несколько описаний одной и той же молекулы, внесенных разными исследовательскими группами с использованием различных экспериментальных методов с разным разрешением. Сравнивая альтернативные описания наших кандидатов в «заузленные РНК», мы не нашли ни одного случая узлов. Тот факт, что во всех трех случаях альтернативные, незаузленные описания были основаны на наиболее точном методе, а именно рентгеновской кристаллографии, дополнительно подтверждает, что эти три случая могут быть артефактами».

Таким образом, природная РНК — это тип молекулы, которая имеет тенденцию принимать особенно простые геометрические конфигурации. «Компьютерные прогнозы показывают, что если бы мы случайным образом перестраивали природные последовательности РНК, мы бы получали гораздо более запутанные и сложные структуры», — объясняет Микелетти. «Основные причины этой обезоруживающей простоты, вероятно, многообразны, — продолжает Ди Стефано. — Правдоподобно, что химический состав природных РНК эволюционировал, чтобы обеспечить надежное и быстрое сворачивание в простые, точно воспроизводимые формы, позволяющие их плавную обработку молекулярной машинерией, которая их декодирует для синтеза белков. Любые узлы негативно повлияли бы на этот процесс». Теперь необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять антиузловые свойства РНК.