第一个由数据驱动的视频阐明了RNA神秘的折叠过程

RNA折叠

一个新的西北大学美国领导的一项研究正在揭开其中的奥秘核糖核酸分子自我折叠以适应细胞并执行特定的功能。这一发现可能会打破理解和开发rna相关疾病(包括脊髓性肌肉萎缩,甚至可能是新型冠状病毒)治疗方法的障碍。

领导这项研究的西北大学的Julius B. Lucks说:“RNA折叠是一个动态过程,是生命的基础。”“RNA是诊断和治疗设计中非常重要的一部分。我们对RNA折叠和复杂性了解得越多,我们就能更好地设计治疗方案。”

利用RNA折叠实验的数据,研究人员制作了有史以来第一部以数据驱动的电影,讲述了RNA是如何在细胞机制下折叠的。通过观看这种折叠过程的视频,研究人员发现,RNA经常以令人惊讶的,也许是不直观的方式折叠,比如自己打结,然后立即解开自己,达到最终的结构。

“折叠在人体内每秒进行的次数超过1万万亿次,”卢克斯说。“每一次细胞中的基因表达都会发生这种情况,但我们对此知之甚少。我们的电影终于让我们看到了第一次折叠的过程。”

这项研究将于今天(2021年1月15日)发表在该杂志上分子细胞


新视频显示RNA折叠,因为它由细胞机械制成。从实验室中的RNA实验收集的数据 - 被输入到计算机模型中以产生折叠过程的准确视频。信誉:朱利叶斯运气/西北大学

卢克是西北大学麦考密克工程学院的化学和生物工程副教授,也是西北大学合成生物学中心的成员。yabo124他与奥尔巴尼大学(University of Albany)的化学副教授艾伦·陈(Alan Chen)共同领导了这项研究。yabovip2021

虽然RNA折叠的视频确实存在,但生成这些视频的计算机模型充满了近似和假设。Lucks的团队开发了一个技术平台,可以在RNA制造过程中捕捉RNA折叠的数据。然后,他的团队使用计算工具来挖掘和组织数据,揭示RNA折叠的点和折叠后发生的事情。Angela Yu是Lucks的一名前学生,她将这些数据输入电脑模型,以生成折叠过程的准确视频。

“我们为算法提供的信息有助于计算机模型纠正自己,”运气说。“该模型使得与数据一致的准确模拟。”


新视频显示RNA折叠,因为它由细胞机械制成。从实验室中的RNA实验收集的数据 - 被输入到计算机模型中以产生折叠过程的准确视频。信誉:朱利叶斯运气/西北大学

卢克斯和他的合作者们利用这种策略为一种名为SRP的RNA的折叠建模,这是一种存在于所有生物王国里的古老RNA。这种分子以其标志性的发夹形状而闻名。在观看视频时,研究人员发现,这种分子会自己打结,而且很快就会自己解开。然后,它突然通过一种优雅的折叠途径,即所谓的“立足点介导的链位移”,翻转到正确的发夹状结构中。

“据我们所知,这从未见过本质上,”运气说。“我们认为RNA已经进化到了未结的根本,因为如果结持续存在,它可以使RNA不官能。这些结构对生活至关重要的是,它必须发展,找到一种离开结的方法。“

参考:“从实验数据计算的CoTranscripational RNA折叠途径揭示了非本土折叠中间体的重排”1月2021年1月15日,分子细胞

该研究得到了国家卫生研究院(奖励编号T32GM083937,1DP2GM110838和GM120582),国家科学基金会(奖励号码MCB1651877和1914567)以及芝加哥社区信任的Searle基金。

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