Появился новый метод обнаружения структуры РНК с высоким разрешением

Структура биомолекулы может многое рассказать о ее функционировании и взаимодействии с окружающей средой. Двухспиральная структура ДНК и ее значение для процессов передачи генетической информации являются очевидным примером.

В новом исследовании SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati), опубликованном в Nucleic Acids Research , экспериментальные данные были объединены с компьютерным моделированием молекулярной динамики для изучения конформации фрагмента РНК, участвующего в синтезе белка, и его зависимости от присутствующих солей. в растворе. Исследование привело к новому методу определения с высоким разрешением структур биомолекул в их физиологической среде.

«Рентгеновская кристаллография, используемая для обнаружения двойной спиральной конформации ДНК, остается одним из наиболее распространенных методов изучения структур биомолекул», — объясняет физик SISSA Джованни Бусси. «Этот метод позволяет нам реконструировать изображение молекулы в твердой кристаллической форме. Однако это дает статическое изображение структуры, которое может не соответствовать тому, что предполагается в водной природной среде, в которой обычно находятся биомолекулы».

Вот почему в последнее десятилетие исследователи начали использовать метод малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) для изучения молекул РНК, которые могут иметь высокодинамичные структуры. Этот метод можно использовать непосредственно в водных растворах, воспроизводящих физиологическую среду. Кроме того, состав растворов может быть изменен, чтобы изучить, как молекулы адаптируются к различным условиям. К сожалению, разрешение SAXS ограничено, порядка нанометра. Джованни Бусси и Маттиа Бернетти, научный сотрудник SISSA, поэтому решили улучшить SAXS с помощью «вычислительного микроскопа», объединив его с моделированием молекулярной динамики, которые позволяют компьютеризированную реконструкцию молекулярных структур на атомном уровне.

Появился новый метод обнаружения структуры РНК с высоким разрешением

«Мы изучили фрагмент рибосомальной РНК, участвующий в синтезе белка», — объясняют исследователи. «Мы использовали данные SAXS, полученные из водных растворов, содержащих различные смеси солей, которые были предоставлены Кэтлин Б. Холл из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, и объединили их с моделированием молекулярной динамики. Таким образом, мы обнаружили существование двух различных конформаций: одна более компактная и функциональная для процесса синтеза белка , другая более протяженная, подтверждая динамическую природу РНК. В частности, мы заметили, как преобладание одной структуры над другой изменяется в зависимости от солей, растворенных в растворе, далее подчеркивая важность изучения этих молекул в среде, максимально приближенной к окружающей среде клетки.

Бернетти и Бусси приходят к выводу, что результаты исследования, опубликованные в Nucleic Acids Research , имеют значение за пределами конкретного случая и указывают на инновационный метод, предлагающий два преимущества: «В этой работе мы объединили моделирование молекулярной динамики и экспериментальные данные SAXS для получения высоких значений. структуры разрешения биомолекул РНК.Это полезный подход в двух смыслах: с одной стороны, он позволяет добавлять детали к экспериментальным данным SAXS, что на самом деле дает очень приблизительное представление; с другой стороны, он позволяет получать результаты молекулярной динамики необходимо исправить, если модели, использованные при моделировании, недостаточно точны ».

Газета «DAILY» — Новости Ростова-на-Дону