Da mesma forma que uma única peça de um quebra-cabeça se encaixa no todo, a molécula de hipoxantina se liga a uma cadeia de ácido ribonucléico (RNA), que então muda sua forma tridimensional dentro de um segundo e, ao fazer isso, dispara novos processos na célula. Graças a um método aprimorado, os pesquisadores agora são capazes de acompanhar mudanças estruturais quase inconcebivelmente minúsculas nas células à medida que progridem - tanto em termos de tempo quanto de espaço. O grupo de pesquisa liderado pelo Professor Harald Schwalbe do Centro de Ressonância Magnética Biomolecular (BMRZ) da Universidade Goethe teve sucesso, junto com pesquisadores de Israel, em acelerar cem mil vezes o método de ressonância magnética nuclear (NMR) para investigar o RNA.

"Isso nos permite, pela primeira vez, acompanhar a dinâmica das mudanças estruturais no RNA na mesma velocidade em que ocorrem na célula, "diz Schwalbe, descrevendo este avanço científico, e destaca:“A equipe chefiada por Lucio Frydman do Instituto Weizmann de Israel deu uma contribuição importante aqui”.

Os novos tipos de experimentos de RMN usam moléculas de água cujos átomos podem ser seguidos em um campo magnético. Schwalbe e sua equipe produzem água hiperpolarizada. Para fazer isso, eles adicionam um composto à água que tem radicais de elétrons permanentemente desemparelhados. Os elétrons podem ser alinhados no campo magnético por meio de excitação com micro-ondas a -271 ° C. Este alinhamento não natural produz uma polarização que é transferida a + 36 ° C para a polarização dos átomos de hidrogênio usados ​​no NMR. As moléculas de água polarizadas desta forma são aquecidas em alguns milissegundos e transferidas, junto com hipoxantina, para a cadeia de RNA. A nova abordagem pode, em geral, ser aplicada para observar reações químicas rápidas e mudanças de redobramento em biomoléculas em nível atômico.

Em particular, os grupos imino no RNA podem ser analisados ​​de perto usando este método. Desta maneira, os pesquisadores foram capazes de medir as mudanças estruturais no RNA com muita precisão. Eles seguiram um pequeno pedaço de RNA de Bacillus subtilis, que muda sua estrutura durante a ligação da hipoxantina. Essa mudança estrutural faz parte da regulação do processo de transcrição, em que o RNA está sendo feito a partir do DNA. Essas pequenas mudanças em nível molecular conduzem um grande número de processos não apenas em bactérias, mas também em organismos multicelulares e até mesmo em humanos.

No futuro, esse método aprimorado tornará possível acompanhar o redobramento do RNA em tempo real - mesmo que precise de menos de um segundo. Isso é possível em condições fisiológicas, isso é, em meio líquido e com concentração de moléculas naturais em temperaturas em torno de 36 ° C. "O próximo passo agora será não apenas estudar RNAs individuais, mas centenas deles, a fim de identificar as diferenças biologicamente importantes em suas taxas de redobramento, "diz Boris Fürtig do grupo de pesquisa de Schwalbe.