Onderzoek werpt licht op mysterieuze mRNA-modificaties

Een team onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Birmingham staat op het punt het doel te ontdekken van een afzonderlijke reeks modificaties die zijn gevonden in het begin van boodschapper-RNA, dat lange tijd een fundamentele puzzel is geweest in de moleculaire biologie.

Messenger-RNA’s (mRNA’s) zijn van vitaal belang voor de eiwitproductie. De specifieke structuur aan het begin van de ketting, die een dop wordt genoemd, heeft twee hoofdfuncties. Het beschermt mRNA tegen afbraak, maar speelt ook een sleutelrol in de manier waarop mRNA eiwitten produceert.

Naast de kapstructuur kunnen de eerste paar nucleotiden van het mRNA kleine motieven dragen die methylering worden genoemd. Deze komen voor bij dieren en ook bij sommige van hun parasieten, zoals SARS en trypanosoomvirussen, maar hun doel is een mysterie gebleven.

Hoewel wetenschappers van dit boodschapper-RNA hebben geweten wijziging Al meer dan 45 jaar is het effect ervan op de mRNA-functie niet goed begrepen. Wetenschappers hebben namelijk niet kunnen aantonen wat er gebeurt als deze methylering wordt ‘geëlimineerd’ in mRNA, of wordt verwijderd uit diermodelorganismen.

In een nieuwe studie gepubliceerd in natuur verbindingen, Onderzoekers van de universiteiten van Birmingham, Oxford, Nottingham en Warwick hebben met succes een knock-outmodel gemaakt met behulp van fruitvliegjes (Drosophila) door twee sleutelgenen te verwijderen. Dit betekent dat ze konden laten zien wat er gebeurt als de vliegen niet de twee enzymen hebben die bij het methyleringsproces worden gebruikt.

Ze ontdekten dat hoewel de gemodificeerde vliegen nog leefden, de twee enzymen een belangrijke rol speelden in het beloningsleerproces van de dieren. Deze vliegen vertoonden een gebrek in hun vermogen om de associatie tussen een specifieke geur en een suikerbeloning te leren.

Hoofdauteur Dr. Matthias Soler van de School of Biological Sciences van de Universiteit van Birmingham zegt: “De studie laat ons zien dat mRNA-modificaties belangrijke functies in de hersenen hebben. Hoewel deze vliegen leven, zijn ze niet volledig in staat om elementaire overlevingsvaardigheden te leren.”

Het onderzoek bouwt voort op werk dat eerder is gedaan door een van de co-auteurs van het artikel, professor Robert Frey van de Universiteit van Nottingham, die ontdekte dat aanpassingen aan het deksel zeer dynamisch zijn bij muizen.

Het team ontdekte dat deze modificaties een rol speelden bij het transport van mRNA’s naar synapsen – de plaats van communicatie tussen neuronen.

Professor Scott Waddell van het Centre for Neural Circuits and Behaviour van de Universiteit van Oxford zei: “Dit leerfenotype opent veel nieuwe vragen. Hoewel we de gedetailleerde aard van de onderliggende neurologische afwijking nog niet kennen, doet het denken aan de genetische ziekte die gepaard gaat met stoornissen X Mental Retardation Protein FMRP, dat ook de biologie van RNA omvat waarvan bekend is dat het defecten veroorzaakt in de ontwikkeling van synapsen en plasticiteit.”

Dr. Irmgard Hausmann van de Birmingham City University voegt toe: “De analyse van cap-modificaties is zeer uitdagend en er moeten meer technische hindernissen worden genomen om modificaties in specifieke mRNA’s te overwegen.”

Dr. Nathan Archer van de School of Veterinary Medicine van de Universiteit van Nottingham voegt toe: “Dit hangt nauw samen met SARS en andere virussen die hun eigen cap-methylatie-enzym hebben, maar het is niet echt duidelijk welke rol dit speelt in virus-gastheerinteracties.” Wetenschappen.

De volgende stap van het team zal zijn om in meer detail het mechanisme te onderzoeken waarmee het gemodificeerde mRNA de eiwitexpressie van leerbeloning en virale verspreiding kan beïnvloeden.