I ett genombrott som kan kasta ljus över en rad sjukdomar, har forskare vid University of California, Berkeley, avslöjat hemligheterna kring hur celler förstör RNA, en viktig molekyl som är involverad i många cellulära processer. Denna upptäckt, publicerad i tidskriften "Molecular Cell", ger en molekylär förståelse av en grundläggande cellulär funktion och öppnar nya vägar för behandling av sjukdomar orsakade av RNA-dysfunktion.

RNA (ribonukleinsyra) är en nära kemisk kusin till DNA (deoxiribonukleinsyra) och spelar en avgörande roll i olika biologiska aktiviteter, inklusive proteinsyntes, genreglering och signalering. Dysfunktionellt RNA kan leda till en kaskad av cellulära problem och bidra till utvecklingen av sjukdomar som cancer, neurodegenerativa störningar och virusinfektioner.

För att upprätthålla cellulär hälsa har celler utvecklat invecklade mekanismer för att bryta ner skadade eller onödiga RNA-molekyler. En sådan mekanism är RNA-sönderfall, en hårt reglerad process som säkerställer att RNA-molekyler förstörs i tid när de inte längre behövs. De molekylära detaljerna om hur celler utför denna RNA-förstörelse har dock förblivit svårfångade tills nu.

I sin banbrytande studie fokuserade UC Berkeley-teamet, ledd av professor Rebecca Voorhees och postdoktor Dr. Michael Taverner, på en specifik typ av RNA-sönderfall som kallas den exonukleolytiska sönderfallsvägen 3'-till-5'. Denna väg är ansvarig för nedbrytningen av RNA-molekyler från 3'-änden (svansen) till 5'-änden (huvudet) och spelar en avgörande roll för att reglera genuttryck och RNA-omsättning.

Med hjälp av en kombination av banbrytande biokemiska och strukturella tekniker kunde forskarna bestämma den molekylära strukturen och mekanismen för ett proteinkomplex som kallas nukleär exosomen, vilket är det centrala maskineriet som ansvarar för 3'-till-5' exonukleolytiskt sönderfall. De upptäckte att den nukleära exosomen är en mycket orkestrerad sammansättning av flera proteiner som arbetar tillsammans för att varva ner RNA-molekylen och underlätta dess nedbrytning på ett steg-för-steg sätt.

Vidare identifierade forskarna specifika proteinkomponenter i den nukleära exosomen som känner igen och binder till olika typer av RNA-molekyler, vilket säkerställer att endast de riktade RNA-molekylerna bryts ned. Denna selektivitet är avgörande för att förhindra urskillningslös RNA-destruktion och upprätthålla cellulär homeostas.

"Denna studie ger den första detaljerade molekylära förståelsen av hur celler förstör RNA genom den exonukleolytiska förfallsvägen 3'-till-5", säger professor Voorhees. "Vi tror att dessa insikter kommer att ha breda implikationer för att förstå hur RNA-dysfunktion leder till sjukdom och erbjuda nya möjligheter för terapeutiska interventioner riktade mot RNA-nedbrytningsvägar."

Resultaten från denna studie kan bana väg för utvecklingen av nya behandlingar för sjukdomar där RNA-dysfunktion är inblandad. Genom att manipulera aktiviteten eller komponenterna i den nukleära exosomen kan det vara möjligt att återställa RNA-homeostas och korrigera de cellulära defekterna som bidrar till sjukdomsprogression.

Ytterligare forskning behövs för att utforska de potentiella terapeutiska tillämpningarna av att rikta RNA-sönderfallsvägar, men denna genombrottsstudie har lagt grunden för att förstå hur celler förstör RNA och ger en färdplan för framtida undersökningar inom området RNA-biologi.