Nella genetica, Il DNA è sempre stato il protagonista dello spettacolo, ma gli scienziati stanno ora scoprendo i ruoli cruciali di un giocatore meno noto:l'RNA di trasferimento.

Un nuovo approccio rivela dettagli strutturali dell'RNA di trasferimento, o tRNA, che possono avere effetti profondi sulla fisiologia delle cellule, L'investigatore Matthew Waldor e i suoi colleghi dell'Howard Hughes Medical Institute (HHMI) riferiscono l'8 giugno, 2020, nel diario Natura chimica biologia . Il suo team ha identificato modifiche chimiche al tRNA nel batterio che causa il colera, Vibrio cholerae. Il lavoro potrebbe aiutare gli scienziati a creare nuove terapie per un'ampia gamma di malattie infettive, lui dice.

"Penso che ci siano profonde implicazioni per lo sviluppo di nuovi farmaci, "dice Valdor, un microbiologo al Brigham and Women's Hospital. Tali farmaci, ad esempio, potrebbe bloccare le modifiche del tRNA cruciali per la crescita dei batteri che causano malattie. Cosa c'è di più, i trattamenti sarebbero specifici per specie:avrebbero come bersaglio solo l'agente patogeno, senza danneggiare l'ospite umano.

Waldor attribuisce al biochimico Satoshi Kimura, un ricercatore post-dottorato nel suo laboratorio, con il riconoscimento del potenziale per la caratterizzazione del tRNA nei patogeni. "Satoshi è venuto con un background incredibilmente forte nella biochimica del tRNA, e si rese conto che, Oh, non sappiamo nemmeno quale sia la composizione chimica dei tRNA in Vibrio cholerae." Infatti, i dettagli del tRNA sono stati completamente caratterizzati solo in una manciata di batteri:ora, V. cholerae è il primo agente patogeno in tale elenco.

Il lavoro del team riflette una tendenza più ampia nella genetica, in cui i molti ruoli degli RNA stanno diventando più chiari. A scuola, gli studenti imparano quello che è noto come il dogma centrale della genetica:il DNA porta i progetti genetici, composto da molecole abbreviate in A, T, G, e C. DNA viene copiato, o trascritto, in RNA messaggero (che usa U invece di T). Quell'RNA viene tradotto negli amminoacidi che compongono le proteine. Generalmente, gli studenti non sentono molto parlare della molecola responsabile di quella traduzione, tRNA.

"Ma il tRNA è molto più complicato del DNA o dell'mRNA, " dice Waldor. "Invece di solo A, G, C, e tu, ha altri elementi costitutivi. Ha quelli con nomi strani." (Come queuosina e lisidina, per esempio.) E negli ultimi anni, gli scienziati hanno iniziato a capire quanto sia importante e flessibile il tRNA.

"Gli RNA di trasferimento sono molecole essenziali nella traduzione, " Dice Kimura. Trasportano i mattoni degli amminoacidi e li trasferiscono uno per uno alle catene proteiche in crescita. Tutti gli organismi hanno molecole di tRNA che trasportano amminoacidi specifici. Questi tRNA sono decorati con componenti chimici, o modifiche, che influiscono sulla loro funzione.

Alcune modifiche sono essenziali per la crescita batterica. Le mutazioni che armeggiano con queste modifiche possono uccidere l'organismo. Sapendo questo, Kimura e Waldor hanno deciso di cercare modifiche del tRNA che potrebbero essere potenzialmente utilizzate contro V. cholerae. Hanno collaborato con Pete Dedon, un ingegnere biologico presso il Massachusetts Institute of Technology, la cui ricerca adotta approcci chimici per comprendere la biologia dell'acido nucleico nella malattia.

Per profilare rapidamente le modifiche del tRNA, il team ha combinato due metodi già in uso, Spettrometria di massa dell'RNA e sequenziamento del tRNA. Il metodo combinato ha rivelato non solo un nuovo tipo di modificazione del tRNA (chiamata acacp3U) in V. cholerae, ma anche un processo biochimico completamente nuovo in cui la citidina ("C") viene modificata in pseudouridina, una variazione di U. Saranno necessari ulteriori lavori per determinare se queste modifiche possono essere sfruttate come bersagli per nuovi trattamenti contro il colera.

Questi risultati suggeriscono che "la nostra comprensione dell'universo delle modificazioni chimiche è estremamente semplice a questo punto, "Dice Waldor. "Siamo davvero all'inizio della nostra conoscenza sia della natura chimica delle modificazioni del tRNA che della loro importanza fisiologica".