Zespół naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem prof. Jacka Jemielitego i dr hab. Joanny Kowalskiej opracował nową metodę znakowania mRNA. Dzięki niej będzie można skuteczniej monitorować cząsteczki mRNA nie tylko w żywych komórkach, ale w całym organizmie, a to może przyśpieszyć prace nad rozwojem nowoczesnych terapii opartych na mRNA.
mRNA (z ang. messenger RNA) w organizmach żywych pełni funkcję „przepisu” na produkcję różnego rodzaju białek, która odbywa się w żywych komórkach. Cząsteczki mRNA to kopie niewielkich wycinków kodu genetycznego zapisanego w DNA – cząsteczkach będących nośnikiem informacji genetycznej, które rezydują w jądrach komórkowych. Produkcja białka w żywej komórce zawsze rozpoczyna się od wykonania kopii fragmentu DNA, czyli wyprodukowania cząsteczki mRNA, która opuszcza jądro komórkowe i trafia do cytoplazmy komórki. Tam jest wychwytywana przez enzymy, które transportują mRNA do rybosomów, gdzie na podstawie odczytu mRNA formowane są cząsteczki określonego rodzaju białka. Cząsteczki mRNA zbudowane są z nukleotydów i przypominają nić, której oba końce mają zawsze ściśle określoną, charakterystyczną budowę. Jeden z końców cząsteczek mRNA nazywany jest cap 3′ (końcem 3′), a drugi koniec – cap 5′ (końcem 5′).
Cząsteczki mRNA mają jeszcze inną wspólną cechę – są bardzo nietrwałe i w środowisku komórkowym szybko ulegają naturalnym procesom degradacji. Dlatego w rozwoju różnego rodzaju nowoczesnych terapii bazujących na wykorzystaniu syntetycznego mRNA świat nauki stał przed dwoma kluczowymi wyzwaniami. Z jednej strony należało ustabilizować mRNA (zwiększyć jego odporność na działanie komórkowych enzymów degradujących), a z drugiej strony zwiększyć jego produktywność, czyli spowodować, by syntetyczne mRNA statystycznie częściej trafiało do rybosomów odpowiedzialnych za produkcję białek. Oba te zadania udało się zrealizować m.in. naukowcom z Wydziału Fizyki UW już w 2007 roku – również pod kierunkiem prof. Jacka Jemielitego i dr Joanny Kowalskiej.
Jednym ze skutków pandemii SARS-CoV-2 jest dynamiczny rozwój szczepionek opartych na mRNA. Trzeba jednak podkreślić, że idea wykorzystania mRNA w medycynie stanowi fundament licznych innowacyjnych terapii, które są obecnie projektowane i testowane, w tym terapii celowanych w zakresie zwalczania nowotworów, leczenia genetycznych chorób rzadkich oraz w medycynie regeneracyjnej. Przed naukowcami działającymi na tym polu pojawiło się kolejne wyzwanie związane z potrzebą badania losów cząsteczek mRNA podanych do organizmu. Zespół prof. Jacka Jemielitego i dr hab. Joanny Kowalskiej, stosując metody chemiczne i enzymatyczne, dodał do końca 3’ mRNA znaczniki fluorescencyjne, które pozwalają monitorować mRNA w żywych komórkach. Wynaleziona metoda jest kompatybilna z dotychczas stosowanymi metodami znakowania drugiego końca mRNA (końca 5’). Odkrycie pozwala więc znakować cząsteczki mRNA na obu ich końcach, przy czym każdy z końców może „świecić” odmiennym kolorem. Co istotne, zastosowane znaczniki mogą między sobą wymieniać energię, jeśli znajdą się odpowiednio blisko siebie.
„Podwójne znakowanie mRNA umożliwia zlokalizowanie tej cząsteczki w żywych organizmach. Nasze badania prowadzone były na organizmie kijanki Danio pręgowanego. W ich trakcie wykazaliśmy, że można prowadzić monitoring, czy i kiedy mRNA ulega degradacji, a także sprawdzać, jak efektywnie powstaje z niego białko. Podwójne wyznakowanie fluorescencyjne utrzymuje w pełni funkcjonalność mRNA, zarówno w liniach komórkowych, jak i żywym organizmie. W naszych badaniach wyznakowane mRNA odpowiadało za produkcję białka GFP. Jest to białko fluorescencyjne, które dawało światło w innym kolorze niż oba znaczniki zastosowane w mRNA. To pozwoliło nam jednocześnie obserwować losy wyznakowanego mRNA i powstającego białka. Co ważne, opracowana przez nas technologia pozwala tworzyć sondy molekularne, które umożliwiają monitorowanie enzymów odpowiedzialnych za metabolizm mRNA w komórkach żywych” – mówi prof. Jacek Jemielity z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego.
Wyniki badań naukowców zostały opisane w czasopiśmie Nucleic Acids Research. Przeprowadzone badania były współfinansowane w ramach Programu TEAM, realizowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój, oś IV: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego, Działanie 4.4 Zwiększanie potencjału kadrowego sektora B+R.
Źródło: Nucleic Acids Research 2021 „Ethylenediamine derivatives efficiently react with oxidized RNA 3’ ends providing access to mono and dually labelled RNA probes for enzymatic assays and in vivo translation”.
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab867/6378437?searchresult=1
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS