Ученые впервые визуализировали структуру РНК сердца

Ученые из Лос-Аламоса и международные партнеры создали первые 3D-изображения особого типа молекулы РНК, критически важной для программирования стволовых клеток и известной как "темная материя" генома.

"Насколько нам известно, это первое полное 3D-структурное исследование любой длинной некодирующей РНК (lncRNA), кроме одной частичной структуры", — заявила ведущий автор Карисса Санбонмацу, структурный биолог из Лос-Аламосской национальной лаборатории. "Лучшее понимание этих РНК может привести к новым стратегиям в регенеративной медицине для людей с сердечными заболеваниями из-за сердечно-сосудистых заболеваний или старения".

Команда использовала метод малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS), который раскрывает 3D-оболочку молекулы РНК. Затем с помощью машинного обучения и высокопроизводительных вычислений они создали атомистические модели, чтобы поместить их внутрь оболочек. Это включало создание атомистической модели, которая также является самой длинной для изолированной РНК (636 нуклеотидов) на сегодняшний день.

"Наша работа представляет собой первый шаг в демонстрации того, что эти трудно визуализируемые РНК действительно обладают 3D-структурами, и что эти молекулярные структуры вполне могут определять, как они функционируют", — сказала Санбонмацу. "Исследованная РНК называется "Braveheart" — она запускает превращение стволовых клеток в клетки сердца".

После секвенирования человеческого генома в 2000 году выяснилось, что менее 10% генома кодирует белки. Остальные 90% были названы "мусорной ДНК" или "темной материей". Более 90% генома кодирует новый и загадочный класс РНК, называемый длинными некодирующими молекулами РНК (lncRNA).

Эти молекулы РНК помогают контролировать включение и выключение генов; их сбой вызывает врожденные дефекты, аутизм и даже рак в некоторых случаях. Они также являются ключевыми для перепрограммирования взрослых стволовых клеток. Хотя молекулы составляют 90% генома, ученые почти не имеют представления о том, как они работают или даже как выглядят. В этом исследовании, одном из крупнейших 3D-исследований, посвященных только РНК, новые 3D-изображения закладывают основу для будущих исследований, которые прольют больше света на то, как они контролируют гены.