O grupo da Dra. Hana Cahová do Instituto de Química Orgânica e Bioquímica do CAS, em colaboração com cientistas do Instituto de Microbiologia do CAS, descobriu uma classe inteiramente nova de cápsulas de 5'RNA de polifosfato de dinucleosídeo em bactérias e descreveu a função dos alarmones e seu mecanismo de função. A descoberta foi publicada recentemente na revista. Nature Communications .

Polifosfatos de dinucleosídeos são pequenas moléculas de sinalização encontradas em todos os tipos de organismos. Eles são conhecidos há mais de cinquenta anos e costumam ser chamados de "alarmones, "à medida que sua concentração nas células aumenta sob condições de estresse. Essas moléculas influenciam várias funções celulares, mas o mecanismo de sua ação ainda era desconhecido. Hana Cahová e seus colegas notaram que a estrutura desses alarmes era semelhante à do RNA e presumiram que os alarmes fossem de fato parte do RNA na forma dos chamados capuzes. De fato, usando espectrometria de massa, eles detectaram nove novos tipos dessas estruturas como parte do RNA.

"Como químicos, notamos as semelhanças gritantes desses alarmes com a estrutura do RNA, então, fomos capazes de descobrir algo que esteve escondido dos biólogos por cinquenta anos, "diz Hana Cahová, chefe do grupo de pesquisa júnior no IOCB Praga.

Os pesquisadores descobriram que essas moléculas são aceitas pelas RNA polimerases e usadas como os primeiros blocos de construção na síntese de RNA. Além disso, eles determinaram que o RNA encapsulado com polifosfato de dinucleosídeo pode ser clivado por dois tipos de enzimas e, assim, degradado. Algumas das cápsulas de RNA de polifosfato de dinucleosídeo foram metiladas, e os pesquisadores demonstraram que essas metilação protegeram o RNA da clivagem e posterior degradação.

A quantidade de RNAs encapsulados com polifosfato de dinucleosídeo aumentou significativamente em condições de fome. Portanto, os autores propõem que essas cápsulas protegem o RNA da degradação em condições de fome, quando as células não têm blocos de construção suficientes para criar macromoléculas como o RNA. Em tais situações, a célula não pode reagir com flexibilidade às demandas do meio ambiente, mas pode reter pelo menos algum RNA. Assim que a célula tiver nutrição suficiente novamente, o RNA capeado é degradado por uma enzima específica, e a célula pode construir novo RNA para refletir a situação atual.

Este é o primeiro trabalho mostrando que o estado final 5 'do RNA depende do ambiente e do estresse. Além disso, a descoberta de alarmones no RNA pode explicar o mecanismo de sua ação. Este trabalho também fornece a primeira evidência de pequenas moléculas de sinalização - polifosfatos de dinucleosídeos - agindo como partes do RNA.

O grupo de biologia química da Dra. Hana Cahová aplica métodos químicos a sistemas biológicos para entender melhor os processos celulares. A equipe está especialmente interessada em encontrar novas modificações de RNA em vírus e bactérias e em compreender seu papel.