RNA-skarvning är en grundläggande process som omvandlar det initiala RNA-transkriptet, känt som pre-messenger-RNA (pre-mRNA), till moget messenger-RNA (mRNA). Under denna process skärs specifika regioner av pre-mRNA:t, intronerna, ut, medan de återstående kodande regionerna, exonerna, sammanfogas för att bilda den slutliga mRNA-molekylen. Denna process är väsentlig för produktionen av funktionella proteiner som utför olika uppgifter inom cellen.
Spliceosomen, en dynamisk molekylär maskin som består av RNA- och proteinkomponenter, spelar en central roll i RNA-skarvning. Den identifierar exakt skarvställena som markerar gränserna för introner och exoner, vilket underlättar deras exakta avlägsnande och ligering av exonerna. Hur spliceosomen uppnår denna höga precision har dock förblivit en utmanande fråga.
För att ta itu med denna fråga inledde ett internationellt team av forskare från University of Cambridge, MRC Laboratory of Molecular Biology och University of California, Berkeley, en omfattande studie med en kombination av biokemiska, genetiska och strukturella tillvägagångssätt.
Forskarna fokuserade på en specifik region inom spliceosomen känd som Branch Point Recognition Complex (BPRC), ansvarig för att känna igen och binda till en unik sekvens inom intronen, vilket markerar starten på splitsningsprocessen. Genom detaljerade strukturella analyser och funktionella analyser identifierade de ett kritiskt RNA-bindningsställe inom BPRC och bestämde hur det interagerar med intronsekvensen.
Dessutom upptäckte teamet hur denna interaktion leder till konformationsförändringarna som i slutändan tvingar spliceosomen att ta bort intronen och ligera exonerna, vilket resulterar i bildandet av moget mRNA. Deras resultat avslöjade en exakt och intrikat mekanism genom vilken spliceosomen utför exakt RNA-skarvning.
"Vår studie ger en djupare förståelse för de molekylära mekanismerna som ligger till grund för RNA-skarvningens trohet, vilket belyser en av de mest grundläggande processerna i genuttryck", säger Dr Manuel Ares Jr., en senior författare till studien. "Att förstå skarvningens krångligheter kommer att bana väg för framtida forskning som syftar till att utveckla terapeutiska strategier för att korrigera skarvningsdefekter associerade med sjukdomar som cancer och neurodegenerativa störningar."
Att noggrant identifiera och ta bort introner från RNA-molekyler är avgörande för korrekt funktion av celler och produktion av funktionella proteiner. Detta arbete belyser de invecklade mekanismer som används av spliceosomen, vilket öppnar nya vägar för ytterligare forskning och potentiella terapeutiska tillämpningar i RNA-relaterade sjukdomar.
