smStructure-seq acquisisce le informazioni sulla struttura secondaria dell'RNA di diverse isoforme di trascrizione. un , Schema del progetto smStructure-seq per il sondaggio della struttura secondaria dell'RNA di ciascun COOLAIR isoforma. L'Arabidopsis le piantine sono state trattate con NAI (+)SHAPE) o DMSO ((-)SHAPE). L'RNA totale è stato estratto e gli adattatori ibridi RNA-DNA (simbolo della scala) sono stati aggiunti alla reazione di trascrizione inversa (RT) utilizzando l'enzima TGIRT-III. I dsDNA sono stati generati aggiungendo primer specifici per tutti i COOLAIR isoforme. Gli adattatori per manubri sono stati quindi legati ai dsDNA risultanti per generare librerie PacBio. Le sottoletture grezze sono state convertite in letture HiFi ad alta precisione (o sequenze di consenso circolare) 14 per generare i profili del tasso di mutazione. b , Le reattività SHAPE normalizzate derivate dai profili del tasso di mutazione sono state tracciate per diverse classi I (in condizioni di crescita a freddo) e II (in condizioni di crescita a caldo) COOLAIR isoforme di trascrizione. La reattività SHAPE normalizzata viene calcolata dalla fusione di n =2 repliche biologiche. Questi valori di reattività sono codificati a colori e visualizzati su y asse. Credito:Natura (2022). DOI:10.1038/s41586-022-05135-9
L'impatto delle condizioni ambientali sulle strutture dinamiche degli RNA nelle cellule viventi è stato rivelato da una tecnologia innovativa sviluppata dai ricercatori del John Innes Centre.
La ricerca, frutto di una collaborazione tra i gruppi della Professoressa Dame Caroline Dean FRS e del Dr. Yiliang Ding, aumenta la nostra comprensione di ciò che accade a livello cellulare in risposta ai segnali ambientali. Ciò solleva la possibilità che possiamo utilizzare queste conoscenze per mettere a punto le colture o sviluppare terapie a base di RNA per malattie come il COVID-19 (SARS-COV-2.)
Precedenti ricerche di questi gruppi hanno mostrato che due importanti elementi genetici COOLAIR e FLC interagiscono per regolare le risposte molecolari delle piante al caldo e al freddo. Ma non è chiaro come la struttura dell'RNA di COOLAIR contribuisca alla regolazione dell'FLC, un freno genetico alla fioritura delle piante.
I ricercatori del gruppo Ding hanno sviluppato una nuova tecnologia in grado di profilare la struttura dell'RNA alla risoluzione di una singola molecola nelle cellule vive.
L'uso di questa tecnica ha permesso loro di osservare i cambiamenti strutturali dell'RNA. In condizioni calde COOLAIR RNA adotta tre strutture predominanti e queste forme e proporzioni sono cambiate dopo che le piante sono state esposte a basse temperature.
Hanno notato che i cambiamenti nelle conformazioni dell'RNA in una regione ipervariabile di COOLAIR hanno modificato l'espressione di FLC. Introducendo mutazioni nella sequenza di questa regione di RNA, i ricercatori sono stati in grado di alterare il tempo di fioritura delle piante.
Il Dr. Ding afferma che il loro "lavoro ha dimostrato che gli RNA possono adottare diverse conformazioni o strutture. Queste diverse conformazioni cambiano dinamicamente in risposta alle condizioni esterne. In questo studio, sintonizzando la struttura dell'RNA, abbiamo alterato il tempo di fioritura della pianta".
La comprensione di come la struttura dell'RNA influenzi la funzione dell'RNA e la capacità di ingegnerizzare i genomi delle piante a livello cellulare dell'RNA, aumenta la possibilità di progettare tipi di colture con tratti agronomici e nutrizionali più desiderabili.
Il gruppo afferma che la tecnologia può essere applicata anche alle cellule umane in cui le strutture dell'RNA potrebbero fungere da guida per la progettazione di terapie basate sull'RNA.
Il primo autore, il dott. Pan Zhu afferma che "ogni RNA ha i propri paesaggi della struttura dell'RNA e le diversità conformazionali. La nostra tecnologia ci consentirà di esplorare l'importanza funzionale pervasiva delle strutture dell'RNA negli RNA di interesse come SARS-COV-2 ."
Il gruppo ora cercherà di condividere la loro nuova tecnologia con collaboratori industriali o accademici basati su RNA.
Durante il processo di espressione genica, il DNA viene trascritto in RNA che viene poi utilizzato per produrre proteine. L'RNA viene spesso definito "molecola magra" perché è a filamento singolo, ma lavori recenti ne hanno messo in evidenza la diversità strutturale e il modo in cui queste strutture influiscono sulla regolazione genica e sulla sintesi proteica.
Nelle piante il FLC agisce come un freno alla fioritura, una parte fondamentale di un meccanismo molecolare che assicura che la pianta fiorisca solo quando ha raggiunto il livello richiesto di esposizione al freddo. COOLAIR è antisenso a FLC, legandosi ad esso e bloccandone la trascrizione dopo l'esposizione al freddo. La conoscenza di questi meccanismi sarà fondamentale per comprendere le conseguenze del cambiamento climatico.
La ricerca appare in Natura .
