p Cientistas da Universidade de Maryland desenvolveram um método para determinar as estruturas de grandes moléculas de RNA em alta resolução. O método supera um desafio que limitou a análise 3-D e a imagem do RNA a apenas pequenas moléculas e pedaços de RNA nos últimos 50 anos. p O novo método, que expande o escopo da espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR), permitirá que os pesquisadores entendam a forma e a estrutura das moléculas de RNA e aprendam como elas interagem com outras moléculas. Os insights fornecidos por esta tecnologia podem levar a tratamentos terapêuticos de RNA direcionados para doenças. O artigo de pesquisa sobre este trabalho foi publicado na revista. Avanços da Ciência em 7 de outubro, 2020.

p "O campo da espectroscopia de ressonância magnética nuclear ficou preso olhando para coisas que são pequenas, digamos 35 blocos de construção de RNA ou nucleotídeos. Mas a maioria das coisas interessantes que são biologicamente e medicamente relevantes são muito maiores, 100 nucleotídeos ou mais, "disse Kwaku Dayie, professor de química e bioquímica da UMD e autor sênior do artigo. "Então, ser capaz de quebrar o congestionamento de toras e olhar para coisas que são grandes é muito emocionante. Isso nos permitirá espiar essas moléculas e ver o que está acontecendo de uma maneira que não fomos capazes de fazer antes. "

p Em espectroscopia de NMR, cientistas direcionam ondas de rádio para uma molécula, excitando os átomos e "iluminando" a molécula. Ao medir as mudanças no campo magnético em torno dos átomos excitados - a ressonância magnética nuclear - os cientistas podem reconstruir características como a forma, estrutura e movimento da molécula. Os dados que isso produz podem ser usados ​​para gerar imagens, muito parecido com as imagens de ressonância magnética vistas na medicina.

p Normalmente, Os sinais de NMR de muitos átomos em uma molécula biológica, como o RNA se sobrepõem, tornando a análise muito difícil. Contudo, Na década de 1970, os cientistas aprenderam a projetar bioquimicamente moléculas de RNA para funcionar melhor com RMN, substituindo os átomos de hidrogênio por átomos de flúor magneticamente ativos. Em moléculas relativamente pequenas de RNA consistindo em 35 ou menos nucleotídeos, os átomos de flúor se acendem prontamente quando atingidos por ondas de rádio e permanecem excitados por tempo suficiente para análises de alta resolução. Mas à medida que as moléculas de RNA ficam maiores, os átomos de flúor acendem apenas brevemente, então rapidamente perdem o sinal. Isso impediu a análise 3-D de alta resolução de moléculas de RNA maiores.

p Trabalhos anteriores de outros pesquisadores mostraram que o flúor continuou a produzir um sinal forte quando estava próximo a um átomo de carbono contendo seis prótons e sete nêutrons (C-13). Então, Dayie e sua equipe desenvolveram um método relativamente fácil para mudar o C-12 que ocorre naturalmente no RNA (que tem 6 prótons e 6 nêutrons) para C-13 e instalar um átomo de flúor (F-19) diretamente próximo a ele.

p Dayie e sua equipe demonstraram pela primeira vez que seu método poderia produzir dados e imagens iguais aos métodos atuais, aplicando-os a pedaços de RNA do HIV contendo 30 nucleotídeos, que foi criado anteriormente. Eles então aplicaram seu método a pedaços de RNA da hepatite B contendo 61 nucleotídeos - quase o dobro do tamanho da espectroscopia de NMR anterior possível para o RNA.

p Seu método permitiu aos pesquisadores identificar locais no RNA da hepatite B onde pequenas moléculas se ligam e interagem com o RNA. Isso pode ser útil para compreender o efeito de potenciais drogas terapêuticas. O próximo passo dos pesquisadores é analisar moléculas de RNA ainda maiores.

p “Este trabalho nos permite expandir o que pode ser focado, "Dayie disse." Nossos cálculos nos dizem que, em teoria, podemos olhar para coisas realmente grandes, como uma parte do ribossomo, que é a máquina molecular que sintetiza proteínas dentro das células. "

p Ao compreender a forma e a estrutura de uma molécula, os cientistas podem entender melhor sua função e como ele interage com o meio ambiente. O que mais, esta tecnologia permitirá que os cientistas vejam a estrutura 3-D conforme ela muda, porque as moléculas de RNA, em particular, mudam de forma com freqüência. Este conhecimento é a chave para o desenvolvimento de terapêuticas que visam estreitamente as moléculas específicas da doença sem afetar as funções das células saudáveis.

p "A esperança é que, se os pesquisadores conhecerem os cantos e fendas de uma molécula disfuncional, em seguida, eles podem projetar drogas que preencham os cantos e recantos para retirá-lo de uso, "Disse Dayie." E se pudermos seguir essas moléculas à medida que mudam de forma e estrutura, então sua resposta a drogas potenciais será um pouco mais previsível, e desenvolver medicamentos eficazes pode ser mais eficiente. "