La struttura delle molecole di tRNA esaminata mediante microscopia crioelettronica

Per la prima volta, gli scienziati polacchi hanno ottenuto immagini di molecole di tRNA umane utilizzando la tecnica unica della microscopia crioelettronica. Nei loro studi hanno determinato la struttura del tRNA e l'influenza della presenza di un nucleotide modificato sulla stabilità di queste molecole.

Le strutture di quattro tRNA umani prima e dopo l'introduzione di un nucleotide pseudouridinico naturale nella loro sequenza sono state presentate in uno studio condotto dal team del Prof. Sebastian Glatt presso il Centro di biotecnologia della Piccola Polonia dell'Università Jagellonica di Cracovia. L'opera è stata realizzata in collaborazione con il gruppo del prof. Janusz Bujnicki dell'Istituto internazionale di biologia molecolare e cellulare di Varsavia e istituzioni scientifiche di Gran Bretagna e Francia.

"RNA di trasferimento - I tRNA sono un tipo di acido ribonucleico presente in ogni organismo vivente. I tRNA sono molecole essenziali che traducono le informazioni genetiche in proteine, il che è fondamentale per tutti gli organismi viventi. Conosciamo i tRNA da quando conosciamo il DNA, ma gli studi strutturali sui tRNA sono stati una sfida a causa delle loro piccole dimensioni e della complessità della struttura", spiega Anna Biela, prima autrice dello studio.

I ricercatori hanno mostrato le strutture di ciascuna molecola di tRNA prima e dopo l'inserimento della pseudouridina mediato dall'enzima. La pseudouridina è un nucleotide naturale che è un isomero chimico dell'uridina: uno dei quattro nucleotidi base che compongono l'RNA. L'uso della pseudouridina al posto dell'uridina è stato utilizzato anche nella produzione di recenti vaccini a mRNA.

Si è scoperto che la presenza di queste modifiche aumenta la stabilità delle particelle, ma può anche causare, come previsto dagli scienziati, cambiamenti strutturali locali. "Questo studio dimostra l'effetto significativo della pseudouridina sulla stabilità e sulla funzione del tRNA", ha affermato il responsabile del team, il Prof. Sebastian Glatt.

I risultati pubblicati nell'articolo dimostrano inoltre che l'effetto di questa modifica non dipende solo dalla posizione in cui avviene, ma anche dal tRNA specifico. Un'analisi così dettagliata ci consente di comprendere quali posizioni dei tRNA sono importanti e hanno potenziali applicazioni terapeutiche.

"I nostri risultati non solo approfondiscono la nostra conoscenza dell'impatto delle modifiche dell'RNA sulle strutture dei tRNA, ma evidenziano anche il potenziale utilizzo dei tRNA modificati a scopo terapeutico. I risultati della nostra ricerca potrebbero contribuire allo sviluppo di nuove terapie basate sull'RNA", afferma Anna Biela.

I ricercatori hanno analizzato il tRNA utilizzando la microscopia crioelettronica, metodi biofisici e modelli computazionali. Il team del MIBMiK, guidato dal prof. Janusz Bujnicki ha eseguito simulazioni di modellazione computazionale e dinamica molecolare, grazie alle quali gli scienziati sono stati in grado di analizzare i meccanismi di stabilità strutturale dei tRNA modificati.

"Questo studio dimostra la potenza della modellazione computazionale nell'interpretazione di mappe crio-EM a bassa e media risoluzione. Le nostre simulazioni mostrano chiaramente come la pseudouridina stabilizzi interazioni chiave nelle strutture dei tRNA, aprendo la strada a future analisi di altre modificazioni dell'RNA", ha concluso il coautore principale, il Prof. Janusz Bujnicki.

Lo studio è descritto nell'articolo "Determining the effects of pseudouridine incorporation on human tRNAs", pubblicato sull'EMBO Journal.

Karolina Duszczyk (PAP)

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