Wissenschaftler entdecken neue Details über die RNA-Bearbeitung bei einem einzelligen, krankheitsverursachenden Parasiten

Als Molekularbiologen an der Boston University und als Ehemann und Ehefrau arbeiten Ruslan Avasychev und Inna Avasycheva seit Jahrzehnten zusammen. Gemeinsam haben sie Dutzende Artikel über die Mechanismen mitochondrialer DNA und RNA in einem einzelligen, krankheitserregenden Parasiten namens Trypanosoma brucei veröffentlicht. Nun haben jahrelange Durchbrüche dazu geführt, dass ihre neuesten Forschungsergebnisse in veröffentlicht wurden Wissenschaftendas einen detaillierten Einblick in einen rätselhaften Prozess namens RNA-Editierung bietet und bei der Behandlung einer tödlichen Krankheit helfen könnte.

In ihrer neuesten Arbeit skizzieren Afasizhev und Afasizheva zusammen mit Mitarbeitern der UCLA, der University of California, Irvine (UCI) und der ShanghaiTech University als erste die Struktur der molekularen Maschinerie, die gRNA-Stränge beherbergt und es diesen Strängen ermöglicht, mRNA zu aktivieren. Die Identifizierung dieser zellulären Mechanismen könnte Wissenschaftlern wichtige Informationen zur Behandlung der Afrikanischen Schlafkrankheit, der durch Trypanosomen verursachten Krankheit, liefern. Die Afrikanische Schlafkrankheit wird durch Tsetsefliegen, die den Parasiten beherbergen, übertragen und verläuft in der Regel tödlich. Viele der verfügbaren Behandlungen weisen Sicherheitsbedenken auf, weshalb molekulare Studien für die Arzneimittelentwicklung besonders wichtig sind.

Jetzt können wir mit der weiteren Forschung in größerem Maßstab beginnen. Seitdem wissen wir genau, wie Proteine ​​mit RNA interagieren. „

Afasizheva, Boston University, Henry M. Goldman School of Dentistry, Assistenzprofessorin für Molekular- und Zellbiologie

„Wenn wir einen Weg finden, den Bearbeitungsprozess zu blockieren, können wir den Parasiten töten, ohne menschliche Zellen zu schädigen“, sagt Avasichev, der auch Professor für Biochemie am Chopanian and Avedesian College of Medicine der Boston University und korrespondierender Autor des Artikels ist.

Die RNA-Forschung hat enorme Fortschritte gemacht; Sowie intrazelluläre Studientechnologie. Heute nutzt das Team des Paares kryogene Elektronenmikroskopie und molekulare Methoden, um ein detailliertes Verständnis der RNA-Bearbeitung zu ermöglichen. Mit dieser Technik fanden ihre neuesten Studien heraus, dass ein Proteinkomplex namens Editing-Körperchen für die Regulierung der gRNA-gesteuerten Veränderungen verantwortlich ist, die als eine Reihe von Insertionen und Deletionen von Uridin, einem chemischen Bestandteil der RNA, auftreten. In Trypanosomen dient die RNA-Bearbeitung einem wichtigen Zweck: der Reparatur eines defekten Gens. Mutationen in der DNA kommen bei Parasiten sehr häufig vor. Auch wenn der genetische Code nicht lesbar ist, wird die veränderte mRNA zu einem funktionellen Teil der Zelle.

Die RNA-Bearbeitung reguliert viele zelluläre Prozesse in fast allen Organismen, die Eukaryoten und Mitochondrien enthalten. Aber, sagt Avasychev, die RNA-Editierungsmechanismen in verschiedenen Organismen haben nichts gemeinsam, was bedeutet, dass sich diese Mechanismen für unterschiedliche artspezifische Zwecke entwickelt haben. Dies macht die RNA-Editierungsmechanismen von Trypanosomen zu einem attraktiven therapeutischen Ziel, um zu verhindern, dass der Parasit Krankheiten verursacht, da er nicht in menschliche Zellen eingreift. Nachdem sie nun die einzigartigen RNA-editierenden Proteinstrukturen in Trypanosomen kennen, besteht der nächste Schritt ihrer Forschung darin, die Enzyme zu identifizieren, die Reaktionen in der Zelle auslösen.

„Die nächste Frage ist, wie diese Reaktionen ablaufen, wie diese Enzyme zum Substrat gelangen und wie sie die coole Arbeit leisten, die RNA-Sequenz zu verändern“, sagt Afasizheva.

Sie und Afasizhev hoffen, mehr Studenten in ihr Labor zu bringen, die die technologischen Fortschritte in ihrem Fachgebiet nutzen und dieses komplexe Rätsel genauso lösen können wie sie.