Один «переворот» нуклеотида в молекуле РНК активирует флуоресцентные красители
Международная команда учёных разобралась, как работает RhoBAST — молекула РНК, которая активирует светящиеся красители для отслеживания РНК в живых клетках. Ключевой механизм оказался удивительно простым: движение одного нуклеотида контролирует всю систему флуоресценции.
Учёные из Института органической химии Университета Иннсбрука и Чжэцзянского университета впервые определили структуру RhoBAST как без присоединённого красителя, так и в комплексе с красителями TMR-DN и подобными соединениями. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Как работает молекулярный переключатель
RhoBAST принимает форму перевёрнутой буквы V и размещает краситель между двумя РНК-петлями. Когда краситель присоединяется, происходит ключевое событие: один нуклеотид — остаток гуанозина G38 — переворачивается из внутреннего положения во внешнее, создавая пространство для молекулы красителя.
Флуоресцентные красители нового поколения
RhoBAST относится к системам флуоресцентных light-up aptamers (FLAPs) — коротким РНК-последовательностям, которые связываются с малыми молекулами красителей и активируют их флуоресценцию. В отличие от слабо светящихся красителей в свободном состоянии, при присоединении к РНК они ярко светят. Это позволяет генетически помечать РНК для визуализации в живых клетках без необходимости использования белковых маркеров. Предыдущие системы — Spinach, Broccoli, Mango и Pepper — развивали этот принцип на протяжении многих лет. RhoBAST дополнительно обеспечивает высокоразрешающую визуализацию отдельных молекул РНК в живых клетках.
Механизм быстрого обмена красителя
Исследователи использовали структурно-направленный мутагенез и биофизические методы, включая спектроскопию флуоресценции, поверхностный плазмонный резонанс (SPR) и кинетику 2-аминопурина, чтобы понять процесс. Динамическое переворачивание нуклеотида G38 обеспечивает быстрый обмен красителя и флуоресцентное «мигание» — характерную черту микроскопии сверхвысокого разрешения.
Значение для биологических исследований
«Это поразительно, что такое небольшое локальное движение внутри РНК имеет решающее значение для замечательных свойств всей системы», — объясняет Рональд Микура из Университета Иннсбрука. «Переворот одного нуклеотида позволяет быстро обменивать краситель и таким образом обеспечивает характерное мигание, необходимое для микроскопии сверхвысокого разрешения».
Перспективы развития
Понимание молекулярного механизма переключения RhoBAST создаёт основу для разработки нового поколения инструментов для высокоразрешающей визуализации РНК в живых клетках. Это исследование помогает лучше понять, как работают молекулярные инструменты для наблюдения за биологическими процессами в реальном времени.
Это данные исследования, а не медицинский совет.
