A mensagem da vida é codificada em nosso DNA genômico por meio da transcrição de RNAs mensageiros e da tradução de proteínas para desempenhar funções celulares. Para garantir a transcrição precisa - um processo que transcreve o DNA genômico em RNA mensageiro adicionando nucleotídeos um por um, como as letras do alfabeto, uma enzima chamada RNA polimerase II sintetiza e revisa o RNA mensageiro para remover quaisquer nucleotídeos incorporados incorretamente que não correspondam ao molde do DNA.

Embora a RNA polimerase II fosse conhecida por ser crítica para garantir a precisão da transcrição, havia sido um quebra-cabeça de longa data como essa enzima realiza essa tarefa difícil. Determinar os mecanismos subjacentes pode oferecer insights sobre os erros cometidos durante este processo de transcrição altamente preciso, que pode levar a várias doenças humanas.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Huang Xuhui, Padma Harilela Professora Associada de Ciências do Departamento de Química e do Departamento de Engenharia Química e Biológica da HKUST agora relata o mecanismo da RNA polimerase II para corrigir erros na síntese de RNA. Quando um nucleotídeo é adicionado por engano, A RNA polimerase II pode retroceder movendo-se para trás (chamado retrocesso) e clivar esse nucleotídeo incorporado incorretamente. A equipe de pesquisa descobriu que, embora os resíduos de aminoácidos específicos da RNA polimerase II sejam críticos para o retrocesso, a clivagem do nucleotídeo incorporado incorretamente requer apenas o próprio RNA (isto é, oxigênio de fosfato do nucleotídeo incorporado incorretamente).

"A RNA polimerase II é como uma máquina molecular na célula. A natureza habilmente projeta essa máquina para catalisar duas reações químicas distintas em um único sítio ativo sem se misturar. Embora a síntese normal de RNA exija resíduos de aminoácidos específicos da RNA polimerase II, descobrimos que a remoção do nucleotídeo incompatível não depende de nenhum resíduo de aminoácido. Esta máquina molecular coordena perfeitamente essas duas funções em um sítio ativo, "disse o Prof. Huang." Nossa descoberta oferece informações valiosas sobre como a transcrição pode dar errado no envelhecimento e nas células doentes, e em que medida os erros de transcrição podem levar a várias doenças humanas. "

"Nosso trabalho só é possível com os recursos de computação de alto desempenho em grande escala fornecidos principalmente pelo Supercomputador Shaheen em colaboração com a King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)", Prof. Huang acrescentou. "Nossos cálculos de mecânica quântica e dinâmica molecular consumiram 20 milhões de horas de núcleo de CPU no total."

As descobertas foram publicadas recentemente em uma prestigiosa revista científica Catálise Natural .