I microRNA (miRNA) sono piccoli RNA non codificanti conservati evolutivamente, frammenti di codice genetico che fungono da regolatori genetici critici in molti aspetti dei processi biologici importanti per la salute umana. A causa del loro ruolo essenziale nella regolazione genica, i miRNA sono strettamente regolati, e le espressioni anormali di miRNA sono state collegate al cancro, disordini neurologici, malattia cardiovascolare, e altre malattie.

Capire come sono regolati i miRNA è stato al centro di un intenso studio recente. Negli anni, gli scienziati hanno scoperto più regolatori proteici delle vie cellulari di biogenesi dei miRNA, ed è spesso percepito che questi fattori proteici agiscono su intermedi di elaborazione dei miRNA in gran parte passivi per dirigere la loro maturazione. Ora, il laboratorio di Qi Zhang, dottorato di ricerca, professore associato presso il Dipartimento UNC di Biochimica e Biofisica, scoperto un nuovo meccanismo incentrato sull'RNA mediante il quale gli intermedi di elaborazione dei miRNA possono giocare direttamente, ruoli attivi nella regolazione della biogenesi dei miRNA.

Questi risultati, pubblicato sulla rivista Natura chimica biologia , svelare che uno strato di regolazione "nascosto" attraverso il quale l'insieme dinamico intrinseco degli intermedi di elaborazione dei miRNA può dirigere l'esito di importanti processi biologici in risposta a stimoli ambientali e cellulari in assenza di fattori proteici. Se questi processi vanno male, allora la malattia potrebbe derivare. Comprendere i ruoli dei miRNA nella malattia è un passo necessario per trovare nuove strade per terapie migliori.

MicorRNA-21 (miR-21) è coinvolto nella creazione, progressione, metastasi di tumori cancerosi, ed è coinvolto nella sopravvivenza cellulare. Quando il laboratorio di Zhang ha studiato il miR-21 utilizzando la dispersione di rilassamento NMR, una tecnica di imaging avanzata in grado di rilevare stati transitori scarsamente popolati che spesso eludono le tecniche di rilevamento convenzionali, hanno scoperto che il precursore del miR-21 esiste come un insieme di stati conformazionali dinamici, che è sorprendentemente sensibile all'acidità dell'ambiente.

Hanno scoperto che, attraverso condizioni fisiologiche, circa l'1-15% del precursore miR-21 trasporta un protone aggiuntivo, la più piccola modificazione chimica nota come protonazione. Con una durata di circa 0,8 millisecondi, questo stato protonato sequestra un residuo chiave in una nuova struttura che migliora sostanzialmente l'efficienza dell'elaborazione del precursore in miR-21 maturo.

Con queste potenti tecniche di "immagine", gli scienziati possono ora svelare gli stati transitori dell'RNA come strati "nascosti" di regolazione, compreso un fugace stato riboswitch importante nel controllo della trascrizione genica, uno stato scoperto dal laboratorio Zhang nel 2017.

"Pensiamo che queste tecniche aggiungano più promesse per nuove strategie per creare terapie mirate all'RNA, "disse Zhang, un membro dell'UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center. "E questo è il nostro obiettivo; abbiamo bisogno di terapie più mirate per molte malattie, compresi i tumori".