Biologer trodde att de kände till DNA:s mindre kända kusin, RNA, men under de senaste två decennierna har det blivit tydligt att molekylen håller på mycket fler hemligheter än den någonsin har avslöjat. Nya upptäckter har gjort att det tar på sig aldrig tidigare förutsedda roller för att reglera hur en cell fungerar.

Stanford-forskare rapporterar i tidskriften Angewandte Chemie de har nu utvecklat ett verktyg som kan hjälpa till att avslöja några av dessa hemligheter, huvudsakligen genom att dölja RNA-molekyler från världen. Vad det här nya verktyget avslöjar om RNA kan hjälpa biologer att bättre förstå hur våra celler fungerar i både sjukdom och hälsa.

"RNA för mig är fortfarande ett av de stora mysterierna i cellen, sa Eric Kool, George och Hilda Daubert professor i kemi och medlem av Stanford Bio-X och Stanford ChEM-H. "Vi brukade tänka på RNA ganska enkelt, men vi vet nu att det finns många sorters RNA, dussintals klasser av RNA, och vi vet inte vad kanske 90 procent av dem gör i cellen."

För att komma till rätta med det problemet, Kool; Anastasia Kadina, tidningens första författare och en postdoktor i Kools labb vid den tidpunkt då forskningen gjordes; och postdoktor Anna Kietrys utvecklade vad de kallar RNA-cloaking, en enkel, en reversibel metod som kan hjälpa biologer att bättre förstå omfattningen av okända operationer som RNA utför i levande varelsers celler.

DNA:s instabila kusin

För bara 15 eller 20 år sedan, forskare trodde att det bara fanns ett fåtal typer av RNA, och att de alla tjänade ett mål:Läs den genetiska koden skriven i DNA och använd den för att bygga de proteiner som alla levande varelser behöver för att överleva. Över tid, dock, det blev tydligt att det fanns andra typer av RNA som inte bara läste gener och byggde proteiner – men vad de höll på med var någons gissning.

Utmaningen, forskare fann, var att samma sak som gör RNA så multifunktionellt och intressant också gör det djupt frustrerande att arbeta med. Den kommer att reagera med i stort sett vad som helst – en liten molekyl, ett enzym eller till och med sig själv – vilket betyder att det bryts isär vid minsta beröring, eller bara krypa ihop sig själv till en liten boll utan förvarning. Som ett resultat, det är svårt att hålla RNA-prover stabila, än mindre få dem under tillräcklig kontroll för att studera dem.

Döljer RNA under en kemisk filt

Lösningen, laget hittade, var att dölja RNA från andra molekyler med hjälp av en speciell kemisk mantel, en som skulle täcka upp RNA utan att vika sig, bryta eller på annat sätt förstöra den underliggande molekylens struktur.

"Det är som att kasta en filt på den, "Kool sa, "som Harry Potters mantel av osynlighet." Kemikalien döljer RNA från proteiner, enzymer och andra molekyler. Själva filten är gjord av en kemisk släkting till vitamin B3 som labbet har utvecklat under de senaste åren. Baserat på det arbetet, Kadina arbetade för att hitta rätt förhållanden – rätt temperatur, rätt blandning av vätskor att blanda med cloaking-medlet och så vidare – för att få den kemiska filten att täcka det mesta eller hela en RNA-molekyl.

För att verkligen få koll på vad specifika RNA-molekyler gör, dock, forskare skulle vilja kunna stänga av och slå på RNA-reaktioner igen – dvs. de måste kunna ta av sig filten, för. Så Kadina utvecklade också en avslöjande metod som återställer RNA till sin tidigare, oregerligt jag. Avgörande, både cloaking och uncloaking fungerar oavsett storleken på en RNA-molekyl, något som tidigare inte var möjligt, sa Kool.

Studerar RNA i den verkliga världen

På grund av dess reversibilitet och flexibilitet, RNA-cloaking kan hjälpa forskare att studera inte bara funktionerna hos ett brett spektrum av RNA-molekyler – i teorin, någon RNA-molekyl överhuvudtaget – men också hur tidpunkten för RNA-reaktioner påverkar dessa funktioner. Fortfarande, en av de mest pressande potentiella tillämpningarna är bland de enklaste:att helt enkelt hålla RNA stabilt i ett labb under långa tidsperioder, något som RNA-cloaking skulle kunna göra mycket bra.

Sedan, "vi vill flytta in i levande system, "Kool sa, och använda cloaking och uncloaking för att studera funktionen hos särskilda RNA-molekyler i celler. Ungefär, Tanken är att dölja RNA i en skyddsfilt i labbet, injicera det i en levande cell, avlägsna den sedan, slå på vilka cellulära funktioner som RNA-biten kontrollerar. Teammedlemmarna måste visa att deras avslöjande medel inte skadar cellerna de försöker studera, men metoden kan hjälpa biologer att bättre förstå hur RNA-reaktioner fungerar. Forskarna tittar också på sätt att lokalisera effekterna av en RNA-mantel till en specifik vävnad eller plats i ett biologiskt prov.

Längre period, Kool sa, RNA-cloaking kan bli ett standardverktyg för biologer. Metoden är enkel jämfört med andra verktyg som utvecklats under åren för att tygla RNA, så det skulle vara lätt för icke-specialister att lära sig och använda sig av i sina labb.