Новый метод определения высокого разрешения структуры РНК
Исследователи из SISSA (Scуола Интернационале Супериоре ди Студи Аванзати) разработали инновационный метод для изучения структуры биомолекул в условиях, близких к физиологическим. Работа, опубликованная в Nucleic Acids Research, сочетает экспериментальные данные малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS) с компьютерным моделированием молекулярной динамики.
Проблема классических методов
- Рентгеновская кристаллография, позволившая открыть двойную спираль ДНК, даёт статичное изображение молекулы в кристаллической форме, которое может не соответствовать её конформации в естественной водной среде.
Решение: комбинация SAXS и моделирования
- Метод SAXS позволяет изучать молекулы, такие как РНК, непосредственно в водных растворах, воспроизводящих физиологическую среду, но имеет ограниченное разрешение (порядка нанометра).
- Для повышения разрешения учёные использовали SAXS как "компьютерный микроскоп", объединив его с симуляциями молекулярной динамики, которые реконструируют структуры на атомном уровне.
Исследование фрагмента рибосомной РНК
- Объектом изучения стал фрагмент рибосомной РНК, участвующий в синтезе белка.
- Анализ данных SAXS (предоставленных Кэтлин Б. Холл из Медицинской
школы Университета Вашингтона в Сент-Луисе) в растворах с различными
смесями солей в сочетании с моделированием выявил две различные
конформации молекулы:
- Более компактную, функциональную для процесса синтеза белка.
- Более расширенную.
- Это подтвердило динамическую природу РНК. Преобладание одной структуры над другой менялось в зависимости от солей в растворе, что подчёркивает важность изучения молекул в среде, максимально приближенной к клеточной.
Значение метода
Новый подход имеет два ключевых преимущества:
- Он добавляет детализацию к приблизительным данным SAXS.
- Он позволяет корректировать результаты молекулярной динамики, если используемые в симуляциях модели недостаточно точны.
Метод имеет значение, выходящее за рамки конкретного случая, и открывает новые возможности для высокоразрешающего определения структур биомолекул в их естественной среде.