"Den verkliga upptäcktsresan består inte i att söka nya landskap, utan att ha nya ögon."

Forskare skulle gå i god för detta uttalande eftersom vetenskaplig strävan har för vana att erbjuda slumpmässiga upptäckter om vi tänker på saker annorlunda.

I labbet av Arati Ramesh vid NCBS, teamet älskar att spionera på strukturen och sekvensen av ribonukleinsyror (RNA; molekyler som dekrypterar en organisms genetiska kod till proteinmeddelanden). Under ett sådant fall, doktorander i Aratis labb kikade på en familj av nickel och kobolt (NiCo RNA) som avkänner bakteriella RNA som har en klöverbladliknande struktur. När du sållar igenom denna datauppsättning, de märkte en uppsättning RNA som hade behållit denna övergripande klöverbladsarkitektur men var subtilt annorlunda. När jag jagar dessa "varianter", de insåg att de "NiCo-liknande RNA:erna" faktiskt var förankrade i genomiska gräsmattor som var tillräckligt nära för att reglera järnrelaterade enzymer och transportörer. Kan dessa NiCo look-alikes då vara metalloregulatorer? Kanske av järn (Fe ²⁺ )?

För att reda ut detta, teamet behöll NiCo-liknande RNA och Fe ²⁺ i två separata burar åtskilda av ett membran som endast tillåter Fe ²⁺ att blöda igenom. Det experimentella resultatet avslöjade utan tvekan att dessa RNA lockade Fe ²⁺ mot deras kammare. Deras gissning visade sig vara rätt och därmed kom upptäckten av Sensei – en förkortning för Sense iron.

I deras senaste studie, där forskarna beskriver Sensei, de visar att den fungerar som en riboswitch i närvaro av järn. När järn binds, den genomgår en strukturell förändring för att stimulera proteinsyntesen av de angränsande järnrelaterade generna.

Så, vad är det som är så fascinerande med ett järnkännande RNA?

Väl, det finns två delar till detta svar. För det första, järn är nödvändigt för många cellulära processer och fungerar ofta som ett komplement till kemiska reaktioner i celler. Om järnkoncentrationen tippas ur balans, det kan nå toxiska nivåer och förbrylla celler. Därför är det viktigt för celler att kunna känna av järn.

"Särskilt, sjukdomsframkallande patogena bakterier måste ha förmågan att känna av järn så att de kan vara vaksamma kring hem-rika värdvävnader, " förklarar Siladitya, huvudförfattaren.

För det andra, proteiner har varit föregångare inom järnavkänning. Medan den ökända rollen för RNA har varit att agera som glöd i en kolhög – i väntan på att översättas till strängar av aminosyror. Även om de senaste decennierna har sett ett hav av förändringar i denna definition, upptäckten att biomolekyler som är så känsliga och övergående som RNA kan upptäcka järn kommer som en uppenbarelse.

"Denna upptäckt sätter RNA i rampljuset för att känna av fundamentalt viktiga cellulära metaboliter som järn, " säger Arati. Faktum är att hon förklarar vidare att det är förmågan att anta komplexa veck och strukturer som ger RNA sin flexibilitet att interagera med en uppsjö av molekyler, allt från vitaminer till metaller.

Nu, en sådan upptäckt kräver stor granskning. Så, för att kontrollera om Sensei verkligen är en sanningsenlig sensor av järn, teamet testade om RNA:t kunde binda järn mitt i en störtflod av andra molekyler. Trogen sitt namn, Sensei var en mästare. Oavsett vilka metalljoner som fanns i blandningen, Sensei var kompromisslös och valde alltid att binda Fe ²⁺ - vilket gör det till ett av de finaste och starkaste metallregulatoriska RNA som hittills upptäckts.

Frågan var då — vad händer när Sensei binder järn? I strukturell skala, det järnbundna RNA:t transformerar sig själv och antar en "pose" som gynnar proteintranslation. Faktiskt, det öppnar upp sin struktur så att järnrelaterade gener som finns i nära genomisk närhet kan omvandlas till proteiner.

Med denna information i handen, forskarna blev sedan listiga ingenjörer. De justerade sekvensen av RNA:t och identifierade delarna i den klöverbladliknande strukturen som kan binda järn. Sedan, de gick ett steg längre och gjorde en liten förändring i RNA-sekvensen som flyttade RNA:s kompetens från att känna av järn till att nu detektera nickel och kobolt.

"Denna nanoskala konstruktion av järnavkänning som vi visar, kommer förhoppningsvis att skapa förutsättningar för att designa järn-biosensorer som kan vara till nytta för både bakteriebiologi och biomedicin, " förklarar Arati.

Den här historien handlar lika mycket om upptäckt genom serendipity, eftersom det handlar om vad upptäckten har lärt oss – RNA:s mångsidighet, den oböjliga specificiteten bakom ett RNA:s bräckliga struktur och dess förmåga att känna av något så grundläggande som järn. Finns det något bättre sätt att hedra det än att kalla det Sensei, betyder lärare?