Модифицированные серой синтетические мРНК повышают эффективность синтеза белка

Поскольку мРНК играют ключевую роль в синтезе белка in vivo, их использование в качестве лекарств и для синтеза белка in vitro является перспективным. В частности, мРНК-терапия потенциально применима для вакцинотерапии против коронавирусов и активно разрабатывается. Однако эффективность производства белка с помощью мРНК природной формы недостаточна для некоторых целей, включая применение в мРНК-терапии. Поэтому необходима разработка молекул мРНК, позволяющих эффективно производить белок.

Рибосома повторяет три шага для синтеза белка in vivo, используя мРНК в качестве матрицы (реакция трансляции):

  1. Инициация: рибосома связывается с мРНК, формируя комплекс инициации трансляции.
  2. Элонгация: рибосома движется по мРНК и соединяет аминокислоты для синтеза белка.
  3. Терминация: процесс синтеза белка завершается, и рибосома высвобождается.

В цикле реакции трансляции самый длительный этап — инициация.

Совместное исследование группы из Университета Нагои (профессор Хироши Абе, доцент Наоко Абе и аспирант Дайсуке Кавагути) и Йошихиро Шимидзу, руководителя группы в RIKEN, привело к успешной разработке модифицированных матричных РНК (мРНК). Модифицированная мРНК содержит атомы серы вместо атомов кислорода в фосфатных группах природных мРНК. Она способна обеспечивать синтез белка с повышенной эффективностью.

Учёные обнаружили, что модифицированные мРНК ускоряют этап инициации реакций трансляции и повышают эффективность синтеза белка как минимум в 20 раз по сравнению с использованием мРНК природной формы.

Ожидаемое применение метода:

  • Крупномасштабный синтез белков как сырья для производства биоматериалов.
  • Применение результатов в эукариотических системах трансляции для эффективного производства мРНК-терапевтиков для терапии замещения белка.
  • Поскольку ранее практически не было сообщений о молекулярном дизайне высокофункциональных мРНК, успешный дизайн, достигнутый в этом исследовании, может задать будущее направление молекулярного дизайна модифицированных мРНК.