smStructure-seq captura informações de estrutura secundária de RNA de diferentes isoformas de transcrição. um , Esquema do projeto smStructure-seq para sondagem de estrutura secundária de RNA de cada COOLAIR isoforma. A Arabidopsis as mudas foram tratadas com NAI ((+)SHAPE) ou DMSO ((−)SHAPE). O RNA total foi extraído e os adaptadores híbridos RNA-DNA (símbolo da escada) foram adicionados à reação de transcrição reversa (RT) usando a enzima TGIRT-III. dsDNAs foram gerados adicionando primers específicos para todos os COOLAIR isoformas. Os adaptadores de haltere foram então ligados aos dsDNAs resultantes para gerar bibliotecas PacBio. As subleituras brutas foram convertidas em leituras HiFi de alta precisão (ou sequências de consenso circulares)
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para gerar os perfis de taxa de mutação. b , As reatividades SHAPE normalizadas derivadas dos perfis de taxa de mutação foram plotadas para diferentes classes I (sob condições de cultivo a frio) e II (sob condições de cultivo a quente) COOLAIR isoformas de transcrição. A reatividade da FORMA normalizada é calculada a partir da mesclagem de n =2 réplicas biológicas. Esses valores de reatividade são codificados por cores e mostrados no y eixo. Crédito:Natureza (2022). DOI:10.1038/s41586-022-05135-9
O impacto das condições ambientais nas estruturas dinâmicas de RNAs em células vivas foi revelado por uma tecnologia inovadora desenvolvida por pesquisadores do John Innes Centre.
A pesquisa, resultado de uma colaboração entre os grupos da professora Caroline Dean FRS e da Dra. Yiliang Ding, aumenta nossa compreensão do que acontece no nível celular em resposta aos sinais ambientais. Isso levanta a possibilidade de usarmos esse conhecimento para ajustar culturas ou desenvolver terapias baseadas em RNA para doenças como COVID-19 (SARS-COV-2).
Pesquisas anteriores desses grupos mostraram que dois importantes elementos genéticos COOLAIR e FLC interagem para regular as respostas moleculares das plantas ao calor e ao frio. Mas não ficou claro como a estrutura do RNA do COOLAIR contribui para a regulação do FLC – um freio genético na floração das plantas.
Pesquisadores do grupo Ding desenvolveram uma nova tecnologia capaz de traçar o perfil da estrutura do RNA na resolução de uma única molécula em células vivas.
O uso dessa técnica permitiu que eles observassem as mudanças estruturais do RNA. Em condições quentes, o COOLAIR RNA adota três estruturas predominantes e essas formas e proporções mudaram depois que as plantas foram expostas a temperaturas frias.
Eles notaram que mudanças nas conformações de RNA em uma região hipervariável de COOLAIR alteravam a expressão de FLC. Ao introduzir mutações na sequência dessa região de RNA, os pesquisadores conseguiram alterar o tempo de floração das plantas.
Dr. Ding diz que seu "trabalho mostrou que os RNAs podem adotar diferentes conformações ou estruturas. Essas diversas conformações mudam dinamicamente em resposta às condições externas. Neste estudo, ajustando a estrutura do RNA, alteramos o tempo de floração da planta".
A compreensão de como a estrutura do RNA afeta a função do RNA e a capacidade de projetar genomas de plantas no nível celular do RNA aumenta a possibilidade de projetar tipos de culturas com características agronômicas e nutricionais mais desejáveis.
O grupo diz que a tecnologia também pode ser aplicada a células humanas onde as estruturas de RNA podem servir de guia para projetar terapias baseadas em RNA.
O primeiro autor Dr. Pan Zhu diz que "todo RNA provavelmente terá suas próprias paisagens de estrutura de RNA e diversidades conformacionais. Nossa tecnologia nos permitirá explorar a importância funcional generalizada das estruturas de RNA nos RNAs de interesse, como SARS-COV-2 ."
O grupo agora procurará compartilhar sua nova tecnologia com colaboradores industriais ou acadêmicos baseados em RNA.
Durante o processo de expressão gênica, o DNA é transcrito em RNA, que é então usado para produzir proteínas. O RNA é muitas vezes referido como a "molécula magra" porque é de fita simples, mas trabalhos recentes destacaram sua diversidade estrutural e como essas estruturas afetam a regulação gênica e a síntese de proteínas.
Nas plantas, a FLC atua como um freio na floração, uma parte fundamental de um mecanismo molecular que garante que a planta floresça apenas quando atingir um nível necessário de exposição ao frio. COOLAIR é anti-sentido para o FLC, ligando-se a ele e impedindo-o de ser transcrito após a exposição ao frio. O conhecimento desses mecanismos será fundamental para entender as consequências das mudanças climáticas.
A pesquisa aparece na
Natureza .
