Някои от най-издръжливите организми на Земята – микроорганизми, които живеят в кратери на вулкани, горещи и хидротермални извори – са развили изключителна способност да поддържат жизнените си клетъчни механизми дори при температури, смъртоносни за повечето живи същества, разказва израелската новинарска агенция ТПС.
Международен екип, ръководен от учени от Института „Вайцман“ в Израел, разкрива какви химични „трикове“ използват тези топлолюбиви микроби – откритие, което може да проправи път към по-устойчиви ваксини, по-ефективни терапии срещу рак и нови медицински и индустриални технологии.
Проучването се фокусира върху рибозомата – клетъчна структура, отговорна за производството на протеини във всички живи организми.
След като се образува, рибозомната РНК претърпява редица химични изменения, но досега мащабът и разнообразието на тези модификации не бяха напълно изяснени.
„Дълго време се смяташе, че промяната на РНК е еднаква при всички индивиди и не зависи от средата“, обяснява проф. Шрага Шварц от отдела по молекулярна генетика в Института „Вайцман“. „В последните години обаче се появиха доказателства, че при някои видове този процес може да бъде динамичен и да позволява на рибозомата да се адаптира.“
Досегашните методи можеха да засичат само една модификация наведнъж. Нов подход, разработен в лабораторията на проф. Шварц под ръководството на д-р Мигел А. Гарсия Кампос, позволява едновременното изследване на 16 различни модификации в десетки проби РНК. Учените анализирали 10 вида едноклетъчни организми и сравнили резултатите с вече проучени четири други, подбрани специално от екстремни среди.
Резултатите били впечатляващи. „Докато повечето бактерии имат десетки подобни изменения в рибозомната си РНК, при хипертермофилните видове открихме стотици“, казва Шварц. „Колкото по-топла е естествената среда на организма, толкова повече химични редакции извършва.“
Екипът проверил дали организмите могат да променят РНК редакциите си при промяна на температурата. Видовете, свикнали с умерени условия, показали малки изменения, докато топлолюбивите реагирали гъвкаво – почти половината от техните РНК модификации се променяли динамично с повишаването на температурата. Изводът бил, че преструктурирането на рибозомата е ключово за оцеляване при екстремна жега.
От трите вида модификации, които се увеличават с температурата, най-интересни били метилирането и ацетилирането – често срещани заедно. „Това ни наведе на мисълта, че двете работят съвместно“, казва Шварц. За да проверят това, учените от екипа му, заедно с проф. Себастиан Глат от Краков, тествали РНК без модификации, само с едната, с другата и с двете комбинирани. „И двете стабилизират РНК, но заедно ефектът е много по-силен“, обяснява Шварц.
За да проучат структурните промени, учените работили с групата на проф. Моран Шалев Бен-Ами, която използвала криоелектронна микроскопия. Те установили, че при високи температури метиловите групи създават множество слаби връзки със съседни молекули, което укрепва рибозомата и намалява нейните структурни пропуски.
Откритието може да обясни така наречения „вълшебен метил“ във фармацевтиката – явление, при което добавянето на метилова група драстично подобрява ефективността на лекарствата. „Възможно е някои промени в РНК, като метилирането и ацетилирането, да действат в комбинация, като своеобразен химичен код“, казва Шварц.
Тези резултати имат голям потенциал за медицината и фармацевтичната индустрия. Разкривайки как топлолюбивите организми стабилизират своята РНК, учените могат да създадат по-устойчиви молекули – важна стъпка за усъвършенстване на РНК ваксините, противораковите терапии и инструментите за генно модифициране.
Изследването има и промишлени приложения: разбирането на адаптацията на рибозомите може да помогне за разработване на микроорганизми, които произвеждат протеини ефективно при високи температури – например за по-добро производство на биогорива и химикали.
„Редактирането на РНК е резултат от милиарди години еволюция“, заключава проф. Шварц. „Разгадаването на този естествен процес може да ни позволи да създаваме по-надеждни и ефективни РНК технологии – от ваксини и терапии до биосензори и диагностика, стабилни при различни условия.“
(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)
