Guillaume Rolland Semblables à un interrupteur d’éclairage. Bien que cela puisse sembler être un processus easy, le fonctionnement interne de ces interrupteurs a déconcerté les biologistes pendant des décennies.
Aujourd’hui, des chercheurs dirigés par la Northwestern University et l’Université d’Albany ont découvert qu’une partie de l’ARN envahit et déplace en douceur une autre partie du même ARN., ce mécanisme semble faire passer l’expression génétique de “on” à “off”.
À l’aide d’une simulation qu’ils ont lancée l’année dernière, les chercheurs ont fait cette découverte en regardant de près et en action une simulation au ralenti d’un riboswitch. la nouvelle simulation modélise l’ARN en trois dimensions lorsqu’il se lie à un composé, communique sur sa longueur et se replie pour activer ou désactiver un gène.
Les résultats pourraient avoir des implications potentielles pour l’ingénierie de nouveaux diagnostics basés sur l’ARN et pour la conception de médicaments efficaces pour cibler l’ARN afin de traiter la maladie et la maladie.
La recherche est décrite dans un nouvel write-up publié aujourd’hui (28 mars) dans la revue Nucleic Acids Exploration (NAR), qui a désigné l’étude comme un “post révolutionnaire”. NAR réserve le statut « d’article révolutionnaire » aux études les moreover percutantes répondant à des issues de longue date dans la recherche sur les acides nucléiques.
“Nous avons trouvé ce mécanisme de déplacement de brin se produisant dans d’autres forms de molécules d’ARN, indiquant qu’il pourrait s’agir d’une généralité potentielle du repliement de l’ARN”, a déclaré Julius B. Lucks de Northwestern, qui a codirigé l’étude. “Nous commençons à trouver des similitudes entre différents styles de molécules d’ARN, ce qui pourrait éventuellement conduire à des règles de conception d’ARN pour le repliement et la fonction.”
Lucks est professeur de génie chimique et biologique à la McCormick College of Engineering de Northwestern et membre du Heart for Synthetic Biology et du Chemistry of Existence Processes Institute. Il a co-dirigé l’étude avec Alan Chen, professeur agrégé de chimie à l’Université d’Albany à New York.
Bien que le repliement de l’ARN se produise dans le corps humain as well as de 10 quadrillions de fois par seconde – chaque fois qu’un gène est exprimé dans une cellule – les chercheurs en savent très peu sur le processus. Pour aider à visualiser et à comprendre le processus mystérieux mais very important, Lucks et Chen ont dévoilé R2D2 l’année dernière, dans un short article publié dans la revue Molecular Cell.
Utilisant une plate-forme technologique développée dans le laboratoire de Lucks. Ensuite, il utilise des outils informatiques pour extraire et organiser les données. Angela Yu, une ancienne étudiante de Lucks, a saisi ces données dans des modèles informatiques pour générer des vidéos précises du processus de pliage.
c’est qu’elle merge des données expérimentales sur le repliement de l’ARN au niveau des nucléotides avec des algorithmes prédictifs au niveau atomique pour simuler le repliement de l’ARN en mouvement extremely-lent”, a déclaré le Dr Francis Collins, directeur du Countrywide Institutes of Well being, dans son blog site de février 2021. “Alors que d’autres simulations informatiques sont disponibles depuis des décennies, elles manquent de données expérimentales indispensables sur ce processus de pliage complexe pour confirmer leur modélisation mathématique.”
Interaction longue length
les nouveaux films modélisent un riboswitch de Bacillus subtilis, une bactérie commune trouvée dans le sol.
Les riboswitches ont deux events de foundation. Une partie se lie à un composé. Ensuite, selon la façon dont le composé est lié, la deuxième partie provoque le repliement de l’ARN dans une forme qui lui permet de contrôler l’expression des gènes. Alors que ces deux get-togethers sont entrelacées et se chevauchent dans de nombreux riboswitches, le Bacillus subtilis est différent.
“Ce qui est étrange, c’est qu’ils sont séparés par une longue length, mais la molécule liée peut provoquer de grands changements fonctionnels”, a déclaré Lucks. “Si le produit chimique se lie à une extrémité, alors comment cela est-il communiqué en aval à l’autre extrémité de l’ARN ? C’est un mystère.”
Lucks, Chen et leurs équipes ont découvert que le riboswitch communique probablement en aval via le mécanisme de déplacement des brins. En réponse à la liaison chimique, le processus d’échange de brins déclenche une commutation structurelle entre les états “on” et “off”.
Optimisation de l’ARN pour les médicaments et les diagnostics
Avec cette nouvelle compréhension, Lucks pense que le décor est planté pour optimiser le riboswitch pour effectuer des tâches utiles. Le commutateur pourrait être utilisé pour des diagnostics basés sur la biologie synthétique, par exemple – conçu pour s’allumer en présence d’un contaminant environnemental. En étudiant ce riboswitch.
“De nombreuses maladies sont probablement causées par quelque chose qui ne va pas au niveau de l’ARN”, a déclaré Lucks. “In addition nous en savons à ce sujet.”
L’étude, “L’échange de brins d’ARN cotranscriptionnel sous-are inclined le mécanisme de régulation des gènes dans un ribocommutateur transcriptionnel à détection de purine”, a été soutenue par l’Institut national des sciences médicales générales (numéros de prix 5T32GM008382, R35GM13346901 et 1R01GM130901) et la Nationwide Science Foundation (numéro de prix PHY1914596).
