MikroRNA (miRNA) är evolutionärt bevarade små icke -kodande RNA -bitar av genetisk kod som fungerar som kritiska genregulatorer i många aspekter av biologiska processer som är viktiga för människors hälsa. På grund av deras viktiga roller i genreglering, miRNA är hårt reglerade, och onormala miRNA -uttryck har kopplats till cancer, neurologiska störningar, hjärt-kärlsjukdomar, och andra sjukdomar.

Att förstå hur miRNA regleras har varit i fokus för intensiva nyligen genomförda studier. Över åren, forskare har upptäckt flera proteinregulatorer för miRNA biogenes cellulära vägar, och det uppfattas ofta att dessa proteinfaktorer verkar på i stort sett passiva miRNA -bearbetande mellanprodukter för att styra deras mognad. Nu, Qi Zhangs labb, Ph.D., docent vid UNC-avdelningen för biokemi och biofysik, upptäckte en ny RNA-centrerad mekanism genom vilken miRNA-bearbetande mellanprodukter kan spela direkt, aktiva roller i regleringen av miRNA-biogenes.

Dessa fynd, publicerad i tidningen Natur kemisk biologi , avslöja att ett 'dolt' lag av reglering genom vilket den iboende dynamiska ensemblen för miRNA -bearbetande mellanprodukter kan styra resultatet av viktiga biologiska processer som svar på miljömässiga och cellulära stimuli i frånvaro av proteinfaktorer. Om dessa processer går fel, då kan sjukdom uppstå. Att förstå miRNAs roller i sjukdomar är ett nödvändigt steg för att hitta nya vägar till bättre terapi.

MicorRNA-21 (miR-21) är involverad i skapandet, progression, metastasering av cancertumörer, och det är inblandat i cellöverlevnad. När Zhangs laboratorium studerade miR-21 med hjälp av NMR-relaxationsdispersion-en avancerad bildteknik som kan upptäcka glest befolkade övergående tillstånd som ofta undviker konventionella detekteringstekniker-fann de att föregångaren till miR-21 existerar som en ensemble av dynamiska konformationstillstånd, som är förvånansvärt känslig för surheten i miljön.

De upptäckte att över fysiologiska tillstånd, cirka 1–15 % av miR-21-prekursorn bär ytterligare en proton, den minsta kemiska modifieringen som kallas protonering. Med en livslängd på cirka 0,8 millisekunder, detta protonerade tillstånd avlägsnar en nyckelrest i en ny struktur som väsentligt förbättrar effektiviteten vid bearbetning av föregångaren till moget miR-21.

Med dessa kraftfulla "avbildningstekniker" forskare kan nu avslöja övergående RNA-tillstånd som de "dolda" lagren av reglering, inklusive ett flyktigt riboswitchtillstånd som är viktigt för att kontrollera gentranskription – ett tillstånd som Zhang-laboratoriet upptäckte 2017.

"Vi tror att dessa tekniker ger mer lovande för nya strategier för att skapa RNA-riktade terapier, sa Zhang, medlem i UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center. "Och det är vårt mål; vi behöver bättre riktade behandlingar för många sjukdomar, inklusive cancer."