I biologi pensavano di conoscere il cugino meno famoso del DNA, RNA, ma negli ultimi due decenni è diventato chiaro che la molecola sta nascondendo molti più segreti di quanti ne abbia mai rivelati. Recenti scoperte lo vedono assumere ruoli mai previsti prima nella regolazione del funzionamento di una cellula.

Gli scienziati di Stanford riferiscono sulla rivista Angewandte Chemie ora hanno sviluppato uno strumento che potrebbe aiutare a scoprire alcuni di quei segreti, essenzialmente nascondendo molecole di RNA dal mondo. Ciò che questo nuovo strumento rivela sull'RNA potrebbe aiutare i biologi a comprendere meglio il funzionamento interno delle nostre cellule sia in malattia che in salute.

"L'RNA per me è ancora uno dei grandi misteri nella cellula, "ha detto Eric Kool, il professore di chimica George e Hilda Daubert e membro di Stanford Bio-X e Stanford ChEM-H. "Pensavamo all'RNA in modo abbastanza semplice, ma ora sappiamo che ci sono molti tipi di RNA, decine di classi di RNA, e non sappiamo cosa fa forse il 90% di loro nella cella".

Per affrontare quel problema, Kool; Anastasia Kadina, il primo autore del documento e un borsista post-dottorato nel laboratorio di Kool al momento della ricerca; e la borsista post-dottorato Anna Kietrys ha sviluppato quello che chiamano cloaking dell'RNA, un semplice, metodo reversibile che potrebbe aiutare i biologi a comprendere meglio la gamma di operazioni sconosciute che l'RNA compie nelle cellule degli esseri viventi.

Il cugino instabile del DNA

Solo 15 o 20 anni fa, gli scienziati credevano che esistessero solo pochi tipi di RNA, e che tutti hanno servito un obiettivo:leggere il codice genetico scritto nel DNA e usarlo per costruire le proteine ​​di cui tutti gli esseri viventi hanno bisogno per sopravvivere. Col tempo, però, divenne chiaro che c'erano altri tipi di RNA che non stavano solo leggendo i geni e costruendo proteine, ma quello che stavano facendo era indovinare chiunque.

La sfida, i ricercatori hanno scoperto, era che la stessa cosa che rende l'RNA così multifunzionale e interessante rende anche profondamente frustrante lavorarci. Reagirà praticamente con qualsiasi cosa:una piccola molecola, un enzima o anche se stesso, il che significa che si rompe al minimo tocco, o semplicemente arricciarsi in una pallina senza preavviso. Di conseguenza, è difficile mantenere stabili i campioni di RNA, figuriamoci tenerli abbastanza sotto controllo per studiarli.

Nascondere l'RNA sotto una coltre chimica

La soluzione, la squadra ha trovato, era nascondere l'RNA da altre molecole usando uno speciale mantello chimico, uno che coprirebbe l'RNA senza piegarsi, rompere o alterare in altro modo la struttura della molecola sottostante.

"È come buttarci sopra una coperta, "Kool ha detto, "come il mantello dell'invisibilità di Harry Potter." La sostanza chimica nasconde l'RNA dalle proteine, enzimi e altre molecole. La coperta stessa è costituita da un parente chimico della vitamina B3 che il laboratorio ha sviluppato negli ultimi anni. Sulla base di quel lavoro, Kadina ha lavorato per trovare le condizioni giuste:la temperatura giusta, la giusta miscela di liquidi da mescolare con l'agente di occultamento e così via, per ottenere che il mantello chimico copra la maggior parte o tutta una molecola di RNA.

Per capire davvero cosa fanno le specifiche molecole di RNA, però, i ricercatori vorrebbero essere in grado di spegnere e riaccendere le reazioni dell'RNA, ovvero devono essere in grado di togliersi la coperta, pure. Quindi Kadina ha anche sviluppato un metodo di svelamento che riporta l'RNA al suo precedente, sé indisciplinato. In modo cruciale, sia il cloaking che il uncloaking funzionano indipendentemente dalle dimensioni di una molecola di RNA, qualcosa che prima non era possibile, ha detto Kool.

Studiare l'RNA nel mondo reale

Grazie alla sua reversibilità e flessibilità, Il cloaking dell'RNA potrebbe aiutare i ricercatori a studiare non solo le funzioni di un'ampia gamma di molecole di RNA:in teoria, qualsiasi molecola di RNA, ma anche il modo in cui i tempi delle reazioni dell'RNA influiscono su tali funzioni. Ancora, una delle potenziali applicazioni più urgenti è tra le più semplici:semplicemente mantenere stabile l'RNA in un laboratorio per lunghi periodi di tempo, qualcosa che il cloaking dell'RNA potrebbe fare molto bene.

Quindi, "vogliamo entrare nei sistemi viventi, "Kool ha detto, e utilizzare cloaking e uncloaking per studiare la funzione di particolari molecole di RNA nelle cellule. All'incirca, l'idea è di nascondere l'RNA in una coperta protettiva in laboratorio, iniettarlo in una cellula vivente, poi svelalo, attivando qualsiasi funzione cellulare che quel pezzo di RNA controlla. I membri del team dovranno dimostrare che il loro agente di svelamento non danneggia le cellule che stanno cercando di studiare, ma il metodo potrebbe aiutare i biologi a capire meglio come funzionano le reazioni dell'RNA. I ricercatori stanno anche cercando modi per localizzare gli effetti di un mantello di RNA in un tessuto o in una posizione specifici in un campione biologico.

Lungo termine, Kool ha detto, Il cloaking dell'RNA potrebbe diventare uno strumento standard per i biologi. Il metodo è semplice rispetto ad altri strumenti sviluppati negli anni per tenere a freno l'RNA, quindi sarebbe facile per i non specialisti imparare e utilizzare nei loro laboratori.