Un ARN uman se leagă de molecula ATP

Cercetătorii de la The Ohio State University au identificat primul ARN necodant provenit din celule umane despre care s-a demonstrat că se poate lega de ATP, molecula care furnizează energie proceselor celulare. Descoperirea, prezentată în revista Non-coding RNA Research, deschide o nouă direcție de cercetare: echipa încearcă să afle dacă ARN-ul doar recunoaște ATP-ul sau participă și la descompunerea lui, asemenea unei ATPaze. O asemenea funcție nu a fost încă demonstrată, dar ar putea oferi în viitor o bază pentru proiectarea unor nanoparticule terapeutice.

Selecția repetată a izolat un singur ARN care leagă ATP

ATP-ul este folosit de toate celulele corpului, inclusiv în procesele care fac posibile bătăile inimii și mișcarea. Energia sa este eliberată atunci când începe descompunerea moleculei, proces asociat în mod obișnuit cu enzime numite ATPaze. Aceste enzime sunt proteine care accelerează reacții chimice fără a fi consumate în cadrul lor.

Margaret Bohmer, doctorandă în laboratorul condus de Peixuan Guo și prima autoare a studiului, a analizat în mai multe runde ARN-ul total extras din celule umane. Segmentele care nu se legau de ATP au fost eliminate, iar cercetătoarea a îmbogățit treptat grupul rămas cu molecule capabile să recunoască ATP-ul.

Secvențierea materialului selectat a confirmat existența unui singur ARN necodant cu o legare puternică de ATP. Structura sa este un G-cvadruplex, descris de Bohmer drept foarte compact și foarte stabil.

Rezultatul dovedește legarea de ATP, nu și activitatea de ATPază: diferența este esențială pentru evaluarea potențialului medical al moleculei.

O activitate catalitică ar extinde rolurile cunoscute ale ARN-ului

ARN-ul necodant nu conține instrucțiuni pentru producerea proteinelor, dar unele asemenea molecule pot avea funcții structurale sau de reglare. Echipa lui Guo studiază de mai mult timp ARN-uri funcționale și tehnologii bazate pe nanoparticule de ARN.

Potrivit lui Guo, ideea că un ARN necodant ar putea funcționa ca ATPază este încă nouă, iar până acum nu a fost identificată activitate ATPazică într-un ARN. Cercetătorul contestă însă ipoteza potrivit căreia toate activitățile legate de ATP din organism ar fi realizate exclusiv de proteine.

Dacă va fi confirmată o funcție catalitică, aceasta ar însemna că ARN-ul poate participa la utilizarea energiei celulare într-un mod atribuit în prezent ATPazelor proteice.

Pentru dezvoltarea medicamentelor, o asemenea descoperire ar putea conta deoarece o moleculă naturală mai mică și mai ușor de adaptat decât o proteină ar putea deveni o componentă a unor nanomateriale terapeutice. Echipa are în vedere, ca posibilitate de cercetare, direcționarea energiei ATP către distrugerea celulelor canceroase sau blocarea eliberării energiei care alimentează procese celulare nocive. Acestea sunt însă obiective potențiale, nu tratamente obținute în studiul actual.

Analizele următoare trebuie să arate ce face molecula

Principalul indiciu al cercetătorilor provine dintr-o descoperire anterioară a laboratorului: un ARN viral care se lega de ATP s-a dovedit a face parte din complexul ATPazic al unui motor molecular. Echipa a găsit, într-o altă lucrare, și dovezi că molecule virale din familia ARN-urilor de împachetare, numite pRNA, și-au modificat structura de-a lungul evoluției pentru a îndeplini funcții biologice asociate motoarelor.

Următoarea etapă este stabilirea mecanismului exact prin care G-cvadruplexul uman se leagă de ATP și verificarea ipotezei că ar putea aparține unui motor ATPazic. Până la obținerea acestor rezultate, molecula rămâne un candidat interesant pentru cercetarea fundamentală, nu o ATPază confirmată și nici o platformă terapeutică gata de utilizare.

Credeți că cercetarea ARN-urilor necodante ar trebui să devină o prioritate pentru dezvoltarea viitoarelor terapii?