Biologen am Scripps Research Institute ( TSRI ) haben die auf atomarer Ebene Leben " microRNA " Moleküle, die die Expression von Genen in allen Tieren und Pflanzen zu kontrollieren beschrieben .
Die Ergebnisse erheblich tragen zum Verständnis eines grundlegenden System der Regulierung in der Biologie, und sollte die Entwicklung von Therapien, die seine Macht nutzen zu beschleunigen.
"Wir haben das klarste Bild auf dem neuesten Stand , wie sich diese entscheidende Genregulatoren Arbeit erhalten ", sagte TSRI Associate Professor Ian J. MacRae , der Senior Investigator für die Studie in der Zeitschrift Science berichtet wurde .
Das Gen Silencer
MicroRNAs , wie ihr Name schon sagt, sind Ausschnitte aus Ribonukleinsäure , nur etwa 22 Nukleotide lang . Von Genen kodiert , sie sollen als RNA-Moleküle funktionieren und werden nie in Proteine übersetzt . Beim Menschen gibt es fast 2.000 unterschiedliche microRNAs , die kollektiv regeln irgendwo zwischen 30 und 80 Prozent der menschlichen Gene .
MicroRNAs ihre Arbeit durch das Abfangen und effektiv " Schweigen " der RNA-Transkripte von Genen . Diese kleinen Gen - Regulatoren sind in allen mehrzelligen Organismen , einschließlich aller Pflanzen und Tiere ; sogar einige Viren haben sie. Darüber hinaus erscheinen die normalen Abläufe in vielen menschlichen Krankheiten gestört werden. Doch ihre zentrale Bedeutung in der Biologie hat sich gezeigt, nur in den letzten zehn Jahren oder so, und die Details, wie sie ihre Ziele zum Schweigen begonnen haben, nur in den letzten Jahren in den Fokus gerückt .
MicroRNAs arbeiten nicht allein , sondern in Begleitung von großen Proteinen namens Argonautes , welche microRNAs effektiv , ihre RNA-Zielen zu führen. In einer Studie in Science im Jahr 2012 berichtet , MacRae und sein Doktorand Nicole T. Schirle verwendet Röntgenkristallographie Techniken , um festzustellen , zum ersten Mal , die atomare Struktur der menschlichen Argonaut zu einer microRNA und ihre Ziel-RNA gebunden.
Sehen wie der Prozess funktioniert
In der neuen Studie , die Forscher konnten , um die Struktur der menschlichen Argonaut -plus - microRNA im Akt der Bindung an eine Ziel-RNA zu bestimmen. "Wir können von diesen Strukturdaten finden Sie die Details, wie der Prozess funktioniert ", sagte MacRae .
Die Daten zeigen , dass die Argonaut hält einen Mikro-RNA -Molekül in einer Weise, dass zunächst belichtet nur einige seiner Nukleotide - vermutlich, um Wechselwirkungen mit RNAs , die in den Zielsatznicht minimieren. Diese wenigen ausgesetzt microRNA Nukleotide werden jedoch zu den komplementären Nucleotidsequenzen auf Ziel-RNAs gefunden haften. Wenn ein solcher Kontakt hergestellt ist , Argonaut verändert seine Struktur , um eine dichtere umarmen die näher an Targets zu erleichtern.
"Ein wesentlicher Helix-Struktur auf Argonaute bewegt sich aus dem Weg , so dass weitere Basenpaarung zwischen der microRNA Führer und ihr Ziel ", sagte Schirle . " In der Regel ändert sich Argonaut seine Konformation , um die Bindung zu erweitern und zu stabilisieren, das Zusammenspiel mit einem geeigneten Ziel-RNA . "
MicroRNAs binden an RNA-Zielen , die ihre Sequenz entsprechen nur teilweise , in kurze Abschnitte , weshalb eine einzige microRNA kann in der Lage, die Transkripte von Hunderten von verschiedenen Genen abzufangen . Wenn es bindet solche Transkripte , die microRNA - Argonaut- Team ruft andere Moleküle, die effektiv blockieren die Transkripte von einer weiteren sinnvollen Tätigkeit . Im Gegensatz dazu , verwandte regulatorische Moleküle, so genannte short interfering RNAs (siRNAs ) passen ihre RNA-Zielen vollständiger und induzieren Argonaute diese Ziele mehr direkt mit einem integrierten Enzym, das sie in zwei Scheiben zum Schweigen zu bringen .
Die Studie weist auf , wie Argonaut Schalter auf diese direktere Art der Inaktivierung . " Slicing erfordert eine katalytische Magnesiumionen , die in einer präzisen Position auf dem Ziel gehalten werden muss ", so Schirle . "Was wir jetzt sehen, ist, dass diese Magnesium-Ion wird an der falschen Stelle in der Argonaut- Struktur angeordnet ist, wenn eine microRNA wird , sein Ziel gebunden , so dass das Ziel nicht in Scheiben geschnitten werden. Wir schlagen vor , dass eine weitergehende Paarung mit der Ziel-RNA wie siRNAs zu machen, dann schwingen die Magnesiumionen in die richtige Position , um Schneiden zu ermöglichen. "
Ungenutztes Potenzial Medical
Der neue Reichtum der strukturellen Detail auf microRNA - Argonaut- Funktion wird der breiten wissenschaftlichen Interesse, sondern auch einen großen Einfluss auf die Medizin zu machen. Der große therapeutische Potential von Medikamenten, die zu imitieren oder zu hemmen microRNAs , um Schlüsselprozesse in Zellen steuern ist an dieser Stelle völlig unerschlossen .
"Es gibt eine ganz neue Klasse von microRNA - Ziel Medikamente, die vorgeschlagen wurden, und haben begonnen zu entwickeln ", sagte MacRae , " und hier haben wir Informationen , die sehr hilfreich bei der Entwicklung solcher Medikamente sollten zur Verfügung gestellt. "