RNA-roller i cellen

Flere Cellulære roller funnet for RNA
Evolution news; 15. nov. 2018
Oversatt herfra.

Bilde 1. RNA-rolle i formdannelse. Kreditt: Illustra Media.

Tidligere henvist til tjener-oppgaver under herre DNA-molekyler, fortsetter ribonukleinsyrer (RNA) å overraske forskere med en rekke viktige roller i cellen. Her er bare noen få nyheter.

Dirigerer utøvelse
Celler som løper løpsk, må bli drept. Celledød er en nøye kontrollert prosess som involverer to veier: autofagi (“celle-spising”) og apoptose (programmert celledød). Apoptose frigjør molekylære maskiner kalt caspaser som kan kutte opp komponentene i en celle. Begge prosessene er ganske velkjent, men et papir i PNAS rapporterer oppdagelsen av et “micro-RNA” –her, som spiller en kritisk rolle i balansen mellom de to. Velkommen, miRNA-378, til kapteinens salong:
–Muskelsvikt og svakhet kan observeres under fysiologiske eller patologiske forhold, noe som delvis skyldes en ubalanse mellom autofagi (“celle-spising”) og apoptose (“celle-dreping”). Hvordan mikroRNA koordinerer autofagi og apoptose i metabolsk reguleringav celledød forblir stort sett ukjent. Dette arbeidet identifiserer miR-378 som en kritisk komponent i metabolske kontrollpunkter, som integrerer metabolsk informasjon i en adaptiv respons for å redusere myocyters [muskelcellers] tilbøyelighet til å gjennomgå apoptose ved å øke autofagi og undertrykke apoptose via direkte målrettet fosfonositid-avhengig proteinkinase 1 og henholdsvis Caspase 9. Vår studie fremhever en avgjørende rolle for miR-378 i å opprettholde normal muskelhomeostase ved å dirigere autofagi og apoptose -prosesser og gir et potensielt terapeutisk mål i å behandle myopatier. [Understreking lagt til.]

Legg merke til antall designord i dette sitatet. MicroRNA koordinerer. Den integrerer informasjon. Den koordinerer balansen mellom to veier. Den retter seg mot andre molekyler. Det balanserer og regulerer, slik at kontrollpunktene blir respektert. Som en “kritisk komponent” med en “viktig rolle” fortjener miR-378 vår respekt og takknemlighet. Se hva som skjer når den ikke klarer å utføre sin rolle i den ‘sofistikerte’ metabolske reguleringen av celledød: “Våre data tyder på at betennelsesindusert nedregulering av miR-378 kan bidra til patogenesen av muskeldystrofi.” .. Hvem ville ha trodd at en kur (for dette) kunne komme ved å fikse et bitte lite mikro-RNA-molekyl? MikroRNA er små, typisk 20 til 24 nukleotider i lengde ( NCBI –her). Denne spiller en stor rolle for en liten aktør.

Nettstedsspesifikk aktivitet
MicroRNAs ble antatt å fungere uavhengig av sted. Zhang et al., Skrive i Natur Structural and Molecular Biology, fant en som bare fungerer med ORFs (åpne leserammer) –her. Dette antyder den spennende muligheten for at enkelte mikro-RNAer “kan bruke en oversettelses kvalitets-kontrollrelatert mekanisme for å regulere oversettelse i pattedyrceller.”

RNA Organisasjon
Et par karer avbildet i nyheter fra University of Montreal bruker den risikable setningen, “vi vet nå” i overskriften, “Vi vet nå hvordan RNA-molekyler er organisert i celler.” Vel, kanskje, de vet litt om noen RNA molekyler, nemlig messenger-RNA transkripter som frakter genetisk informasjon til ribosomer for oversettelse. For å gjøre det enklere å forstå, viste den gamle ‘Unlocking the Mystery of Life- animasjonen’ et av disse mRNAene som en lang, stiv molekyl. Faktisk, på grunn av intermolekylære krefter, foldes mRNAene opp og er kompakte. De fleste biokjemister trodde at endene var koblet til et “lukket-sløyfekompleks” som forble stabilt. Ved hjelp av superoppløsnings-mikroskopi var hovedforfatteren Daniel Zenklusen og hans team “svært overrasket” for å finne ut at et “flere tiår gammelt dogme” ikke er riktig:

–Det har lenge vært antatt at alle messenger-RNA- eller mRNA-molekyler får en bestemt konformasjon under proteinsyntese: de to ender av molekylet kommer sammen for å danne et stabilt såkalt lukket-sløyfe kompleks. Denne nye studien viser at denne lenge bestÃ¥ende modellen er overforenklet, ifølge Zenklusen og hans team.

Deres artikkel i Molecular Cell –her, avslører at enkelte mRNAer blir svært kompakte – så mye at de motstår oversettelse. De mistenker at denne komprimeringen regulerer oversettelse til proteiner:

–I samarbeid med laboratoriene til Olivia Rissland ved University of Colorado og Bin Wu ved Johns Hopkins University i Baltimore fant UdeM-forskerne at messenger-RNAene av celler kan eksistere i mange konformasjoner, men for det meste som svært kompakte molekyler. Dette er mest uttalt når proteinsyntese undertrykkes eller messenger-RNAer blir avsondret til spesifikke subcellulære rom, for eksempel stressgranuler ….

Stressgranuler ser ut som de ubrukelige klumper som patologer finner i hjernen ved nevrodegenerative sykdommer. Disse klumpene ser imidlertid ut til å spille aktive roller, i å ned-regulere oversettelse når en celle er under stress. De tette klumpene av RNA og protein hindrer oversettelse, noe som kan være en god ting i dårlige tider. En 2016-artikkel i Trends in Molecular Biology –her, indikerer at stressgranulater må være viktige, fordi mutasjoner i dem kan føre til degenerativ sykdom.

Granulene “er dynamiske og viser væskelignende oppførsel, men inneholder også stabile understrukturer. “Kanskje de beskytter mRNAer og deres tilhørende assisterende maskiner når det ikke er en god tid for oversettelse. “Stress granulasjonsformasjon modulerer stressrespons, virusinfeksjon og signalveier,” sier forfatterne. Evnen til disse granulene i å skifte mellom faste og flytende tilstander er utvilsomt knyttet til deres aktivitet.

Faststoff ingeniørkunst

Når det gjelder væskelignende atferd, antydet en annen artikkel at flytende “dråpe” -formasjon er viktig for organisering av celler. Ikke alle komponenter i en celle er nøytralt sekvestrert i organeller. Noen flyter i cytoplasma. Hvordan holder de seg organisert?

Sørkoreanske forskere prøver å forstå cellers interiørdesign, ifølge nyhetene fra Institutt for grunnvitenskap –her. Hva er motsatt av dum og uforsiktig? Se på beskrivelsen deres:

–Hvordan tenker du på interiøret i cellene våre? Ofte sammenlignes de med små fabrikker, fant cellene smarte og sofistikerte måter å organisere sine ‘indre’ på. De fleste biologiske prosesser krever at celler samler sine ‘ansatte’, som proteiner og nukleinsyrer (som DNA), til rett tid. Forskere ved Center for Soft and Living Matter, innen Institutt for grunnvitenskap (IBS, Sør-Korea), har forklart hvordan flytende dråper laget av proteiner og DNA dannes i laboratoriet. For tiden er det stor interesse for å forstå de molekylære mekanismene bak etableringen av slike dråper, da det er knyttet til enkelte menneskelige sykdommer, slik som Amyotrofisk LateralSklerose (ALS). Resultatene, publisert som en omtalt artikkel i Biophysical Journal –her, viste hvor viktig DNA-sekvensen er i dannelsen av slike dråper.

Dråpene består av DNA, ATP og proteiner (og RNA, som er nevnt i artikkelen). Ved å eksperimentere på egendefinerte DNA-tråder fant de forskjeller i stivhet av DNA-helikser, avhengig av om de var sammensatt av AT-basepar eller GC-basepar. De førstnevnte er mer stive; Sistnevnte mer flytende, slik at de lettere kan kondensere til dråper. I tillegg letter ATP dannelsen av dråpene.

Så her har vi en annen måte celler kan regulere sin aktivitet, ved å dra nytte av solide-og flytende fase overganger. Dette er alt bundet til basesekvensen i DNA eller RNA.

–Dette er en perfekt plattform for å undersøke hvordan fleksibiliteten til nukleinsyrer påvirker væske-væske fase-separasjon. “Den mest fascinerende delen er å forestille seg hvordan celler kan dra nytte av denne sekvensavhengige informasjonen for å styre og regulere væske-væske- faseseparasjon i laboratoriet,” konkluderer [Anisha] Shakya, [nøkkel bidragsyter til studien.]

Kanskje kan vi nå legge til en “fasekode” til informasjonen som er lagret i cellen, noe som påvirker aktiviteten til komponenter som flyter rundt i cytosolen. I tråd med intelligente designspådommer, jo nærmere du ser på livet, desto bedre blir det.

 

Tager: apoptoseATPautofagicelleDNAmikro-RNARNA.

 

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund