Ribozyme screened: successo per la ricerca sull'RNA di Würzburg
La ricerca di base come base per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici
I ricercatori guidati dalla chimica Claudia Höbartner hanno scoperto la struttura 3D dell'enzima RNA SAMURI. Il loro studio fornisce indicazioni sullo sviluppo dei ribozimi e sull'evoluzione degli RNA cataliticamente attivi.
Il ribozima SAMURI (struttura cristallina in verde) fornisce il quadro strutturale per catalizzare la reazione chimica di trasferimento della modifica dell'RNA.
Hsuan-Ai Chen/JMU
Le molecole di RNA sono parte integrante del nostro corpo: Nelle cellule, assicurano il trasferimento delle informazioni genetiche e regolano l'attività dei geni. Alcune di esse hanno anche un effetto catalitico e permettono di svolgere reazioni chimiche che altrimenti non avverrebbero affatto o solo molto lentamente. Gli enzimi costituiti da RNA sono chiamati "ribozimi".
Un gruppo di ricercatori guidati dalla professoressa Claudia Höbartner della Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ha ora decodificato la struttura tridimensionale di un ribozima molto speciale: SAMURI. Si tratta di una molecola di RNA prodotta in laboratorio che il team ha presentato per la prima volta nel 2023. I ricercatori dell'Istituto di chimica organica sono riusciti a determinare la struttura tridimensionale di SAMURI utilizzando l'analisi della struttura cristallina a raggi X e in collaborazione con il professor Hermann Schindelin del Centro Rudolf Virchow di Würzburg.
Piccoli cambiamenti con un grande significato
Ciò che rende SAMURI così interessante per i ricercatori è la sua capacità molto speciale: il ribozima può modificare chimicamente altre molecole di RNA in un sito specifico e quindi influenzare la loro funzione, ad esempio attivandole o rendendole riconoscibili alle proteine. Tali modifiche hanno compiti molto importanti in natura e garantiscono che gli RNA possano svolgere correttamente la loro funzione. Se si verificano errori in questa regolazione, cioè se un RNA presenta troppe o troppo poche modifiche chimiche, ciò può portare al fallimento di alcuni processi metabolici.
"Possiamo pensare alle molecole di RNA come a frasi composte da singole parole e lettere (nucleosidi)", spiega Höbartner. "I più piccoli cambiamenti in singoli punti, come la sostituzione di una lettera, possono cambiare completamente il significato di una parola o dell'intera frase". Proprio come la parola 'saga' diventa 'saw' con l'aggiunta di due piccoli punti, e quindi una narrazione diventa uno strumento, la situazione è simile a livello cellulare: "Qui, l'RNA riceve le nuove informazioni apportandovi piccole modifiche chimiche da parte della natura. Nella scienza si parla di cosiddette modifiche. Gli enzimi effettuano una reazione chimica sull'RNA e utilizzano la molecola ausiliaria S-adenosilmetionina, o SAM in breve, che è importante per molti processi nella cellula".
Anche SAMURI utilizza SAM per apportare modifiche all'RNA. L'aspetto entusiasmante: Anche alcune molecole naturali di RNA scoperte nei batteri possono interagire con SAM, ma senza catalizzare la reazione chimica. Non modificano quindi nessun altro RNA.
Grazie alla decodifica della struttura molecolare di SAMURI, i ricercatori possono ora rispondere meglio alla domanda su come l'RNA artificiale si differenzi dall'RNA naturale. "Gli studi suggeriscono che l'RNA che lega SAM in natura potrebbe risalire a ribozimi precedenti che hanno perso le loro funzioni catalitiche nel corso dell'evoluzione", afferma Höbartner.
La ricerca di base come base per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici
La conoscenza della struttura e della funzione dell'RNA catalitico è importante per migliorare i ribozimi esistenti e svilupparne di nuovi. Ciò sarebbe importante, ad esempio, per la ricerca sulle modificazioni naturali dell'RNA, ad esempio per visualizzarle, ma anche per il loro utilizzo negli RNA terapeutici.
"I nostri risultati potrebbero quindi fornire nuovi approcci per lo sviluppo di terapie a base di RNA", afferma Höbartner. "È possibile che i ribozimi ulteriormente sviluppati possano un giorno essere utilizzati come sostanze attive".
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