• Home
  • Química
  • Astronomia
  • Energia
  • Natureza
  • Biologia
  • Física
  • Eletrônicos
  •  science >> Ciência >  >> Química
    Usando bactérias de fontes termais, bioquímico estuda splicing de RNA em humanos

    Aaron Robart, professor assistente, Escola de Medicina WVU, Departamento de Bioquímica. Crédito:Aira Burkhart / West Virginia University

    Cerca de 70 por cento do genoma humano não codifica para nada. Quando é transcrito para RNA - as instruções que nossas células seguem quando fazem proteínas - a maior parte da mensagem não contém nenhuma informação útil. Como disse o pesquisador Aaron Robart da West Virginia University, é "DNA lixo".

    Robart está estudando como as células catalisam a remoção desse lixo não codificador para dar sentido ao RNA que resta. Para fazer isso, ele usará bactérias que prosperam em fontes termais. O National Institutes of Health concedeu a ele US $ 1,6 milhão para o projeto de cinco anos.

    Suas descobertas podem aprofundar o que sabemos sobre distúrbios ligados a alterações na expressão gênica - como diabetes e câncer - e revelar mais sobre a evolução do genoma humano.

    Conhecendo nossos ancestrais bacterianos

    "Pensa-se que a vida na Terra se originou com RNA catalítico, "disse Robart, professor assistente de bioquímica na Faculdade de Medicina. "Antes das proteínas, antes que houvesse DNA, antes que houvesse células, O RNA estava se dobrando em um complexo, estruturas tridimensionais e descobrir a química da vida. "

    Este processo primitivo ainda é a base de como as células ordenam o RNA codificador e não codificador hoje, se essas células são parte de um ser humano, uma hiena, uma hortênsia ou uma bactéria Helicobacter. Ao examinar como organismos simples realizam essa tarefa, cientistas como Robart podem extrapolar suas descobertas e entender melhor como formas de vida mais complexas - incluindo nós - fazem isso, também.

    Ao mapear estruturas cristalinas como esta, os cientistas podem entender melhor os processos bioquímicos que tornam a vida possível. Aaron Robart, professor assistente do Departamento de Bioquímica da Faculdade de Medicina, recebeu US $ 1,6 milhão do National Institutes of Health para estudar a bioquímica e a cristalografia subjacentes ao splicing de RNA. O RNA é o projeto de trabalho que as células seguem enquanto executam as instruções codificadas no DNA. O RNA de splicing forma instruções coerentes para a síntese de proteínas, mas também pode levar a alterações prejudiciais na expressão do gene. Crédito:Aira Burkhart / West Virginia University

    "Dentro de suas células, O DNA é sua cópia mestre. É transcrito para um projeto funcional de RNA, e então o RNA é usado como instruções para fazer proteínas. O único problema é, as instruções estão um tanto confusas. Os exons são pedaços de RNA que funcionam como instruções para a produção de proteínas. Contudo, eles são frequentemente interrompidos por íntrons não codificantes, "Robart disse.

    Ele compara o processo a um gato andando pelo teclado enquanto você digita algo. As palavras que você digitou são exons; o absurdo que seu gato "digita" são os introns.

    Antes mesmo de suas células tentarem fazer o que o RNA manda, eles devem remover esses íntrons e reunir os exons para formar um conjunto coerente de instruções. Uma máquina molecular elaborada chamada spliceossomo realiza essa tarefa, que - em humanos - envolve muitos RNAs diferentes e centenas de proteínas.

    Os íntrons catalíticos primitivos das bactérias operam de forma semelhante à nossa própria maquinaria de splicing, embora de uma forma menos complicada. Eles são os ancestrais dos spliceossomos que atuam em nossas células. "Você vê suas impressões digitais em todas as máquinas essenciais que impulsionam nossas funções celulares. Usamos esses fósseis moleculares para nos dar uma visão do núcleo catalítico que alimenta essas máquinas, "Robart disse.

    Um substituto improvável para células humanas:bactérias termais

    Robart usará uma espécie de exótica, bactérias que gostam de calor como modelo. A espécie é vantajosa porque produz enzimas altamente ativas e estáveis ​​que unem e reconfiguram o RNA.

    "Passamos cerca de um ano e meio testando dezenas de exemplos diferentes para encontrar algumas espécies que tinham proteínas que podiam ser corrigidas para purificação de sistemas de superexpressão em níveis elevados, porque precisamos de muita proteína para tentar fazer a cristalização, "ele disse." Nós descobrimos uma das enzimas mais ativas desta classe, de uma bactéria termofílica que se desenvolve em fontes termais. "

    Depois de cultivar e isolar proteínas e RNA em grandes volumes, ele e sua equipe irão analisar os processos bioquímicos que ocorrem dentro das células conforme os íntrons são unidos, liberado e desmontado. Eles também controlarão remotamente a Fonte Avançada de Fótons do Laboratório Nacional de Argonne - que sujeitará as moléculas cristalizadas a ultrabrilhantes, raios X de alta energia - para capturar instantâneos da química do processo em ação e aprender sobre os mecanismos moleculares por trás disso.

    Robart e sua equipe não apenas obterão informações sobre como o spliceossomo extirpa o RNA não codificante, mas também vão discernir como o DNA lixo é propagado ao inseri-lo em outro lugar do genoma. É como se, em vez de excluir o gobbledygook que seu gato inseriu em seu documento, você copia e cola em um outro parágrafo inteiro.

    Esse processo - chamado de retrotransposição - pode ser a base de várias condições que surgem de mutações genéticas. "É uma função motriz da evolução do genoma e também das doenças, "Robart disse." Mutações espontâneas surgem a partir desses processos que estão em curso em nós o tempo todo. "

    Embora seu projeto não aborde uma única doença ou tratamento, o que ele descobre pode estabelecer a base para o desenvolvimento de terapias baseadas em RNA destinadas a controlar as mudanças subjacentes na expressão gênica encontradas em muitas doenças.

    "Estamos tentando entender os fundamentos, "Robart disse." Você não pode tentar consertar algo até que você entenda como funciona. "


    © Ciência https://pt.scienceaq.com