Naukowcy z IIMCB współautorami przełomowych badań nad modyfikacjami tRNA - publikacja w EMBO Journal
Badacze z Krakowa i Warszawy, we współpracy z naukowcami z Wielkiej Brytanii i Francji, wykazali, w jaki sposób modyfikacja pseudourydynowa wzmacnia integralność strukturalną ludzkich tRNA. Wyniki tych badań mogą przyczynić się do opracowania nowych terapii opartych na RNA oraz poszerzyć naszą ogólną wiedzę na temat biologii RNA.
W niedawno opublikowanym artykule, naukowcy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ w Krakowie (MCB UJ), we współpracy z badaczami z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej (IIMCB) w Warszawie oraz instytucjami z Wielkiej Brytanii i Francji, skupili się na transferowych RNA (tRNA) – kluczowych cząsteczkach odpowiedzialnych za odczytywanie informacji genetycznej i produkcję białek.
Model struktury tRNA dopasowany do mapy krio-EM, z zaznaczonymi
pozycjami modyfikacji urydyny do pseudourydyny
Rozszyfrowanie strukturalnego znaczenia modyfikacji RNA
Badania strukturalne tRNA od dawna stanowiły wyzwanie ze względu na niewielkie rozmiary tych cząsteczek i złożoną architekturę. W opisanym na łamach EMBO Journal studium przeanalizowano cztery ludzkie tRNA przed oraz po enzymatycznym wprowadzeniu modyfikacji pseudourydynowej (Ψ). Okazało się, że ta konkretna modyfikacja zwiększa stabilność cząsteczek oraz powoduje lokalne zmiany w ich strukturze. W szczególności praca zidentyfikowała interakcje między ramionami D i T tRNA jako kluczowe dla utrzymania ich ogólnej struktury trzeciorzędowej.
- Badanie to pokazuje istotny wpływ modyfikacji RNA na stabilność i funkcję tRNA - mówi prof. Sebastian Glatt, lider tego badania, a pierwsza autorka pracy Anna Biela dodaje, że te odkrycia nie tylko zwiększają nasze zrozumienie biogenezy tRNA, ale także podkreślają potencjalne zastosowania zmodyfikowanych tRNA do celów terapeutycznych.
KLUCZOWE WYNIKI BADANIA:
- Określono struktury kilku ludzkich tRNA (zarówno niemodyfikowanych, jak i zawierających pseudourydynę) z wykorzystaniem mikroskopii krioelektronowej (cryo-EM)
- Uzyskano jednoznaczne dowody na to, że konkretne modyfikacje pseudourydynowe – zwłaszcza w pozycjach 13 i 55 – istotnie zwiększają stabilność termiczną tRNA
- Stwierdzono, że efekty modyfikacji są kontekstowo zależne, co wskazuje, że nie wszystkie pseudourydynowe zmiany są jednakowo korzystne
Podejście interdyscyplinarne: od mikroskopii krioelektronowej po modelowanie komputerowe
Zespół z Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka IIMCB pod kierownictwem prof. Janusza Bujnickiego wniósł do badania istotny wkład w postaci modelowania komputerowego i symulacji dynamiki molekularnej. Pozwoliło to lepiej zrozumieć mechanizmy stabilizacji tRNA.
- Badanie to ilustruje moc modelowania obliczeniowego w interpretacji map krio-EM o niskiej i średniej rozdzielczości. Nasze interdyscyplinarne badania wyraźnie pokazują, w jaki sposób pseudourydyna stabilizuje kluczowe interakcje w strukturach tRNA, torując drogę do przyszłych analiz innych modyfikacji RNA - mówi prof. Janusz Bujnicki.
Badania były możliwe dzięki unikalnemu, interdyscyplinarnemu podejściu, łączącemu metody eksperymentalne i obliczeniowe. Wykorzystano zaawansowaną mikroskopię krioelektronową pojedynczych cząsteczek (single-particle cryo-EM), analizy biofizyczne oraz modelowanie molekularne.
Członkowie grupy prof. Janusza Bujnickiego w IIMCB (Laboratorium Bioinformatyki
i Inżynierii Białka), którzy brali udział w badaniu. Od lewej: S. Naeim
Moafinejad, dr Sunandan Mukherjee i dr Satyabrata Maiti
Finansowanie tego badania zostało zapewnione przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC) w ramach programu badań i innowacji Unii Europejskiej Horyzont 2020, Narodowe Centrum Nauki i polską wysokowydajną infrastrukturę obliczeniową PLGrid.
Artykuł zatytułowany Determining the effects of pseudouridine incorporation on human tRNAs jest dostępny bezpłatnie pod adresem: https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-025-00443-y.