Dicono che la vita arriva senza un manuale di istruzioni, ma non è del tutto vero. Ogni cellula del nostro corpo vive secondo le istruzioni impartite dal suo DNA sotto forma di molecole di RNA. L'RNA è stato recentemente portato alla ribalta come base di innovativi vaccini COVID-19, ma mancano ancora molte conoscenze fondamentali su questa molecola vitale, ad esempio su come riesce a farsi strada nella cellula in una posizione designata. I ricercatori del Weizmann Institute of Science hanno ora scoperto un sistema di "codice postale" cellulare che assicura che tutto l'RNA arrivi nel posto giusto, giusto in tempo.

Dopo che gli RNA sono stati prodotti nel nucleo, alcuni rimangono lì per regolare l'espressione genica, ma la maggior parte, specialmente quelli che portano le ricette per le proteine, lasceranno il nucleo per il citoplasma, dove vengono prodotte le proteine. Studi precedenti volti a chiarire come gli RNA raggiungono le posizioni assegnate avevano prodotto risultati contrastanti. Alcuni hanno suggerito che i percorsi delle molecole di RNA lineari simili a stringhe possano essere dettati dalle informazioni contenute nelle loro estremità libere. Eppure alcuni RNA sono circolari e ovviamente non hanno estremità. Altri studi hanno trovato indizi sul fatto che alcuni brevi segmenti all'interno delle molecole di RNA potrebbero funzionare come codici postali, definendo il quartiere nella cellula a cui appartiene ciascun RNA, ma studi diversi hanno riportato su diversi codici postali e c'era una comprensione limitata di come tali codici postali potrebbero funzionare.

La studentessa di ricerca Maya Ron e il Prof. Igor Ulitsky, entrambi del Weizmann Institute of Science's Immunology and Regenerative Biology and Molecular Neuroscience, hanno testato l'ipotesi del codice postale utilizzando una tecnica nota come "analisi dell'RNA massicciamente parallela", sviluppata in parte nel laboratorio di Ulitsky . La tecnica permette di studiare migliaia di RNA diversi contemporaneamente, ottenendo risultati in pochi giorni invece degli anni che prima sarebbero stati necessari per studiare questi stessi RNA uno per uno. Gli scienziati hanno inserito migliaia di diversi segmenti di RNA in varie molecole di RNA "ospite", lineari o circolari, copie delle quali sono state poi introdotte in milioni di cellule. Dopo aver separato il nucleo dal citoplasma di queste cellule, i ricercatori hanno potuto dire dove erano finiti i loro RNA.

Dopo aver studiato in questo modo circa 8.000 segmenti genetici, Ron e Ulitsky hanno scoperto che diverse dozzine di essi servono effettivamente come codici postali. Questi codici postali istruiscono alcuni RNA a rimanere nel nucleo, dicono ad altri di spostarsi immediatamente nel citoplasma e indirizzano altri ancora a fare questa mossa solo dopo aver indugiato nel nucleo per un po'. I ricercatori hanno anche scoperto diverse proteine ​​che fungono da "impiegati postali" il cui compito è quello di legarsi agli RNA, "leggere" i loro codici postali e spedire gli RNA nelle posizioni lì codificate.

Sorprendentemente, c'era una netta divisione tra RNA lineari e circolari all'interno di questo "sistema postale". Per cominciare, lo stesso CAP potrebbe assegnare un RNA a una posizione diversa, a seconda che fosse lineare o circolare. Inoltre, due gruppi di impiegati postali hanno eseguito lo smistamento, uno per gli RNA lineari e uno per la circolare. In effetti, ciascuno degli impiegati ha impartito il proprio tipo specifico di istruzioni. Ad esempio, una proteina, chiamata IGF2BP1, si legava principalmente agli RNA lineari, favorendone l'esportazione dal nucleo. Un altro, chiamato SRSF1, specializzato nel dirigere gli RNA circolari per rimanere nel nucleo. Quando gli scienziati hanno bloccato l'attività delle singole proteine, gli RNA ordinati da ciascuno di questi impiegati postali non sono riusciti a raggiungere le posizioni corrette nella cellula.

Oltre a gettare nuova luce sul funzionamento del genoma, questi risultati possono rivelarsi utili nella progettazione di terapie basate sull'RNA. "Molte aziende stanno ora sviluppando RNA da utilizzare come farmaci o vaccini", afferma Ulitsky. "Capire come raggiungono le loro posizioni nella cellula può aiutare a progettare RNA artificiali con le proprietà desiderate. Ad esempio, se vogliamo che un farmaco a RNA produca grandi quantità di una determinata proteina, può essere progettato per trascorrere la maggior parte del suo tempo nel citoplasma , dove questa proteina può essere prodotta."

I risultati dello studio possono essere particolarmente preziosi per l'uso degli RNA circolari, che sono diventati il ​​fulcro della ricerca relativamente di recente e che sono meno conosciuti degli RNA lineari.

"In natura, solo una piccola percentuale di RNA sono circolari, ma sono più stabili di quelli lineari e quindi sempre più utilizzati nella progettazione di farmaci", spiega Ron.