Forskare vid University of Nottingham har utvecklat en teknik för att analysera strukturen på atomär nivå av RNA-molekyler med exceptionell precision och hastighet, och är de första i världen som använder metoden för att undersöka strukturella förändringar i RNA när en cell blir infekterad med HIV .
Resultaten, som publiceras i Nature Communications , skulle kunna få långtgående konsekvenser för behandlingen av olika sjukdomar där RNA spelar en avgörande roll och för utvecklingen av läkemedel såsom mRNA-vacciner.
RNA, en nära kusin till DNA, spelar en avgörande roll i olika biologiska processer, från proteinsyntes till genreglering. Men till skillnad från DNA:s välkända dubbelhelixstruktur viker RNA till komplexa former som är otroligt svåra att analysera med traditionella tekniker.
Det är här Nottingham-teamet, ledd av Dr. Aditi Borkar, biträdande professor i molekylär biokemi och biofysik vid School of Veterinary Medicine and Science, har uppnått en transformativ bedrift.
Dr. Borkar utvecklade en kraftfull metod som kombinerar en banbrytande masspektrometriteknik som kallas kryogen OrbiSIMS – en unik avbildningskapacitet för universitetet, med avancerad beräkningsmodellering och automatisering. Denna kombination gjorde det möjligt för teamet att analysera attomolkvantiteter av RNA och bestämma deras 3D-strukturer i paritet med industristandarder, på några dagar.
Detta innovativa tillvägagångssätt lovar betydande framsteg i omfattningen, noggrannheten och hastigheten för RNA-strukturbiologi och kommer att påskynda utvecklingen av RNA-baserade terapier.
Dr Borkar sa, "RNA är en av de svåraste molekylerna att studera via strukturbiologi. OrbiSIMS är minst 1 000 gånger känsligare för att studera RNA jämfört med andra strukturella tekniker som vanligtvis används inom vårt område.
"Med vår OrbiSIMS guidade pipeline kan vi nu bestämma RNA-strukturer inom några dagar, istället för månader. Denna otroliga känslighet och snabbhet kommer nu att hjälpa oss att studera tidigare svårlösta mål inom snäva läkemedelsutvecklingsperioder."
OrbiSIMS-instrumentet utvecklades vid National Physical Laboratory, Storbritannien i samråd med GSK. Nottingham var det första universitetet i världen som ägde och drev OrbiSIMS-instrumentet.
Mer information: Shannon Ward et al, Integrering av cryo-OrbiSIMS med beräkningsmodellering och metadynamiska simuleringar förbättrar RNA-strukturförutsägelse vid atomär upplösning, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-48694-3
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av University of Nottingham
