Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie stanowi centrum innowacyjnych badań nad biologią RNA, a ich najnowsze dzieło – narzędzie ARTEMIS – otwiera nowe perspektywy w analizie trójwymiarowych struktur RNA. To rewolucyjne rozwiązanie, stworzone przez zespół naukowców kierowany przez dr. Eugene’a F. Baulina, pozwala badaczom dokładniej zrozumieć, jak RNA organizuje się przestrzennie, niezależnie od różnic w sekwencjach nukleotydowych. Odkrycie to może mieć ogromne znaczenie w badaniach nad funkcjonowaniem i ewolucją RNA, które odgrywa kluczową rolę w wielu procesach biologicznych.
RNA – coś więcej niż nośnik informacji genetycznej
Chociaż RNA często kojarzone jest głównie z przenoszeniem informacji genetycznej, jego funkcje są znacznie bardziej złożone. RNA uczestniczy w procesach regulacyjnych, katalitycznych i strukturalnych, a jego trójwymiarowa struktura może dostarczyć cennych wskazówek dotyczących nowych funkcji biologicznych. Dr Baulin podkreśla, że analiza kształtu RNA przy użyciu ARTEMIS może pomóc w przypisaniu potencjalnych motywów strukturalnych, co prowadzi do identyfikacji możliwych funkcji danej cząsteczki. To jest kluczowe, gdy mamy do czynienia z nowo odkrytymi strukturami RNA, które mogą działać w sposób wcześniej nieznany. Dzięki ARTEMIS, badacze mają możliwość porównywania trójwymiarowych kształtów RNA nawet wtedy, gdy różnice w sekwencji są znaczne, co stanowi zupełnie nowy poziom analizy tych cząsteczek.
Od koncepcji ARTEM do przełomu w ARTEMIS
Inspiracja do stworzenia ARTEMIS miała swoje korzenie w nietypowym miejscu – podczas spaceru z córką w Parku Szczęśliwickim w Warszawie. Dr Baulin wspomina, że myśl o tym problemie badawczym towarzyszyła mu przez wiele miesięcy, aż pewnego dnia, przyjemny spacer stał się momentem przełomowym. To właśnie wtedy narodziła się koncepcja algorytmu ARTEM, który później ewoluował w zaawansowaną wersję – ARTEMIS. Zastosowanie mechanizmu przyrównania sekwencyjnego, w którym dokładnie określa się, które nukleotydy w jednej strukturze RNA odpowiadają nukleotydom w innej, stanowiło kluczowy krok naprzód w projektowaniu tego narzędzia. ARTEMIS daje teraz naukowcom możliwość precyzyjnego porównywania struktur RNA, co otwiera nowe drzwi w badaniach nad ich działaniem i ewolucją.
Sekrety RNA pod mikroskopem ARTEMIS
ARTEMIS został zaprojektowany z myślą o analizie trójwymiarowych kształtów RNA, nawet w przypadkach, gdzie występują duże różnice w sekwencjach nukleotydowych. Dr Baulin tłumaczy, że przypisanie motywów strukturalnych nowo odkrytym RNA może być kluczem do rozumienia ich potencjalnych funkcji. Jeśli dany RNA zawiera motyw strukturalny, który w innych przypadkach wiąże się z określoną cząsteczką, naukowcy mogą spekulować, że nowo odkryty RNA może pełnić podobną funkcję. To odkrycie jest szczególnie obiecujące w kontekście nowych związków biologicznych i terapeutycznych, które mogą być opracowane dzięki lepszemu zrozumieniu budowy i funkcji RNA.
Przyszłość badań nad RNA dzięki ARTEMIS
ARTEMIS ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach nauki, w tym w bioinformatyce i biologii strukturalnej. To narzędzie może stanowić przełom w rozwoju nowych funkcjonalnych cząsteczek RNA, które mogą znaleźć zastosowanie w biotechnologii i medycynie. Dr Baulin podkreśla, że proste założenie dotyczące struktury RNA doprowadziło do opracowania potężnych narzędzi, które pozwalają na dokonywanie nowych odkryć. ARTEMIS to zatem przykład na to, jak znajomość danych i wiedza o strukturach molekularnych mogą prowadzić do bardzo praktycznych rozwiązań w badaniach biologicznych.
Porównanie do AlphaFold, narzędzia przewidującego struktury białek, wydaje się tutaj naturalne. Podobnie jak AlphaFold zrewolucjonizował badania nad białkami, tak ARTEMIS może zbliżyć nas do przewidywania struktury RNA, co jest obecnie jednym z najważniejszych wyzwań w biologii obliczeniowej. Każde nowe narzędzie, takie jak ARTEMIS, przybliża naukowców do rozwiązania zagadek RNA, co może mieć daleko idące konsekwencje dla całej dziedziny biologii molekularnej.
Publikacja naukowa
Pełen opis algorytmu ARTEMIS oraz szczegółowe wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nucleic Acids Research. Zainteresowani czytelnicy mogą zapoznać się z pełną treścią artykułu pod adresem: https://academic.oup.com/nar/article/52/18/10850/7754985.
—
