A estrutura das moléculas de tRNA examinadas por microscopia crioeletrônica

Cientistas poloneses obtiveram pela primeira vez imagens de moléculas de tRNA humano usando a técnica exclusiva de microscopia crioeletrônica. Em seus estudos, eles determinaram a estrutura do tRNA e a influência da presença de um nucleotídeo modificado na estabilidade dessas moléculas.

As estruturas de quatro tRNAs humanos antes e depois da introdução de um nucleotídeo de pseudouridina natural em sua sequência foram apresentadas em um estudo da equipe do Prof. Sebastian Glatt no Centro de Biotecnologia Małopolska da Universidade Jagiellonian em Cracóvia. O trabalho foi criado em cooperação com o grupo do prof. Janusz Bujnicki do Instituto Internacional de Biologia Molecular e Celular em Varsóvia e instituições científicas da Grã-Bretanha e França.

"RNAs de transferência — tRNAs são um tipo de ácido ribonucleico encontrado em todos os organismos vivos. tRNAs são moléculas essenciais que traduzem informações genéticas em proteínas, o que é fundamental para todos os organismos vivos. Conhecemos os tRNAs desde que conhecemos o DNA, mas estudos estruturais de tRNAs têm sido um desafio devido ao seu pequeno tamanho e complexidade estrutural", explica Anna Biela, primeira autora do artigo.

Os pesquisadores mostraram as estruturas de cada molécula de tRNA antes e depois da inserção de pseudouridina mediada por enzima. Pseudouridina é um nucleotídeo natural que é um isômero químico da uridina: um dos quatro nucleotídeos básicos que compõem o RNA. O uso de pseudouridina em vez de uridina também tem sido usado na produção de vacinas de mRNA recentes.

Descobriu-se que a presença dessas modificações aumenta a estabilidade das partículas, mas também, como os cientistas previram, pode causar mudanças estruturais locais. "Este estudo demonstra o efeito significativo da pseudouridina na estabilidade e função do tRNA", disse o líder da equipe, Prof. Sebastian Glatt.

Os resultados publicados no artigo também mostram que o efeito dessa modificação depende não apenas da posição em que ela ocorre, mas também do tRNA específico. Uma análise tão detalhada nos permite entender quais posições dos tRNAs são importantes e têm potenciais aplicações terapêuticas.

"Nossas descobertas não apenas aprofundam nosso conhecimento sobre o impacto das modificações de RNA nas estruturas de tRNA, mas também destacam o uso potencial de tRNAs modificados para fins terapêuticos. Os resultados da nossa pesquisa podem contribuir para o desenvolvimento de novas terapias baseadas em RNA", afirma Anna Biela.

Os pesquisadores analisaram o tRNA usando microscopia crioeletrônica, métodos biofísicos e modelagem computacional. A equipe do MIBMiK, liderada pelo prof. Janusz Bujnicki realizou modelagem computacional e simulações de dinâmica molecular, graças às quais os cientistas conseguiram analisar os mecanismos de estabilidade estrutural de tRNAs modificados.

"Este estudo ilustra o poder da modelagem computacional na interpretação de mapas de crio-EM de baixa e média resolução. Nossas simulações mostram claramente como a pseudouridina estabiliza interações-chave em estruturas de tRNA, abrindo caminho para análises futuras de outras modificações de RNA", concluiu o coautor principal, Prof. Janusz Bujnicki.

O estudo é descrito no artigo "Determinando os efeitos da incorporação de pseudouridina em tRNAs humanos", publicado no EMBO Journal.

Karolina Duszczyk (PAP)

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