Il messaggio di vita è codificato nel nostro DNA genomico attraverso la trascrizione di RNA messaggeri e la traduzione di proteine ​​per svolgere funzioni cellulari. Per garantire una trascrizione accurata, un processo che trascrive il DNA genomico in RNA messaggero aggiungendo nucleotidi uno per uno come le lettere dell'alfabeto, un enzima chiamato RNA polimerasi II sintetizza e corregge l'RNA messaggero per rimuovere eventuali nucleotidi incorporati erroneamente che non corrispondono al modello di DNA.

Sebbene l'RNA polimerasi II fosse nota per essere fondamentale nell'assicurare l'accuratezza della trascrizione, era stato un enigma di vecchia data su come questo enzima riesca a svolgere questo difficile compito. La determinazione dei meccanismi sottostanti potrebbe offrire informazioni sugli errori commessi durante questo processo di trascrizione altrimenti altamente accurato, che può portare a varie malattie umane.

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Huang Xuhui, Padma Harilela Professore Associato di Scienze nel Dipartimento di Chimica e Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biologica dell'HKUST ora riporta il meccanismo dell'RNA polimerasi II per correggere gli errori nella sintesi dell'RNA. Quando un nucleotide viene aggiunto per errore, L'RNA polimerasi II può riavvolgere spostandosi all'indietro (chiamato backtracking) e scindere questo nucleotide mal incorporato. Il team di ricerca ha scoperto che mentre i residui di amminoacidi specifici della RNA polimerasi II sono fondamentali per il backtracking, la scissione del nucleotide mal incorporato richiede solo l'RNA stesso (cioè ossigeno fosfato del nucleotide mal incorporato).

"L'RNA polimerasi II è come una macchina molecolare nella cellula. La natura progetta abilmente questa macchina per catalizzare due reazioni chimiche distinte in un singolo sito attivo senza confondersi. Mentre la normale sintesi dell'RNA richiede residui di aminoacidi specifici dell'RNA polimerasi II, abbiamo scoperto che la rimozione del nucleotide non corrispondente non si basa su alcun residuo di amminoacidi. Questa macchina molecolare coordina perfettamente queste due funzioni in un unico sito attivo, " ha affermato il prof. Huang. "La nostra scoperta offre preziose informazioni su come la trascrizione può andare storta nelle cellule malate e invecchiate, e fino a che punto gli errori di trascrizione possono portare a varie malattie umane".

"Il nostro lavoro è possibile solo con le risorse di calcolo ad alte prestazioni su larga scala fornite principalmente dal supercomputer Shaheen in collaborazione con la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)", Ha aggiunto il prof. Huang. "I nostri calcoli di meccanica quantistica e dinamica molecolare hanno consumato 20 milioni di ore core di CPU in totale".

I risultati sono stati recentemente pubblicati su prestigiosa rivista scientifica Catalisi della natura .