Projekti / Programi
Strukturne študije RNK oligonukleotidov udeleženih v regulaciji genov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
24448 |
dr. Mirko Cevec |
Biokemija in molekularna biologija |
Vodja |
2009 - 2011 |
67 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
21.007 |
Pomen za razvoj znanosti
siRNK in miRNK sta nekodirajoči RNK, ki sodelujeta pri potranskripcijskem uravnavanju izražanja genov tako, da se vežeta na tarčno mRNK. Na izražanje in razvoj protein-kodirajočih genov imajo pomembno vlogo strukturne značilnosti njunih kompleksov z mRNK. miRNK se na tarčno mRNK veže z delno komplementarnostjo in največkrat utiša translacijo, medtem ko se siRNK veže na tarčno mRNK s popolno komplementarnostjo in cepi vez na sredini mRNK. Obstajajo številne študije o možnem delovanju miRNK, vendar je le malo znanega o strukturnih lastnostih miRNK:mRNK kompleksov. Trenutno sta poznani samo dve NMR strukturi miRNK:mRNK kompleksov (LCS1co in LCS2co), ki smo ju določili v naši raziskovalni skupini. Možna razloga za manjše število struktur sta verjetno v nepopolni komplementarnosti in konformacijski gibljivosti kompleksa, ki ovirata eksperimentalno določitev miRNK:mRNK kompleksov z drugimi raziskovalnimi metodami.
Poleg določitve 3D strukture RNK kompleksov je bila glavni namen študije tudi primerjava strukturnih lastnosti siRNK:mRNK in miRNK:mRNK kompleksov. Za siRNK:mRNK komplekse je bilo že od prej znano, da imajo standarno A-RNK obliko. Nekomplementarni bazni pari in izbokline, ki so prisotni v miRNK:mRNK kompleksih, pa povzročijo pregib v strukturi. Za cepitev občutljiva vez v mRNK verigi je pri siRNK:mRNK kompleksu tako bolj dostopna katalitičnemu mestu v proteinu argonavt, kot je to v primeru miRNK:mRNK kompleksa.
Študirali smo let-7 miRNK tarčno mesto na 3'-UTR lin-41 mRNK. To tarčno mesto spada med 3'-kompenzacijska miRNK tarčna mesta, ki predstavljajo 1% vseh ohranjenih miRNK tarčnih mest pri sesalcih. Kljub zelo majhni pogostosti je to tarčno mesto zanimivo zaradi svojih strukturnih elementov, kot sta nesimetrična notranja zanka in adeninska izboklina. let-7 miRNK je bila ena od prvih odkritih miRNK in so na začetku predvidevali, da imajo vse miRNK podoben način vezave na tarčno mRNK. Rezultati naše študije so pomembni za boljše razumevanje vloge miRNK strukture pri utišanju genov in odkrivanju novih tarčnih mest na mRNK. Tako NMR struktura LCS1co posredno pomaga k lažjemu razumevanju strukture let-7 miRNK in lin-41 mRNK znotraj RISC kompleksa (ang. RISC: RNA-induced silencing complex). Struktura LCS1co kaže na to, da nukleinska baza adeninske izbokline A30 ni vključena v nalaganje baz znotraj dvojne vijačnice, ampak je obrnjena v mali žleb in tako predstavljala vezavno mesto za proteine. Tudi nesimetrična notranja zanka je zanimiva iz strukturnega vidika, saj takšna zanka prej še ni bila študirana. Vsi ti strukturni detajli pomagajo tudi pri razvoju programov za napovedovanje miRNK struktur in tarčnih mest na mRNK.
Pomen za razvoj Slovenije
Projekt smo izvajali na Nacionalnem centru za NMR spektroskopijo visoke ločljivosti na Kemijskem inštitutu Ljubljana. S projektom smo prispevali k širitvi in poglobitvi znanja znanstveno-raziskovalne skupnosti v Sloveniji na področju več-dimenzionalne NMR spektroskopije. Pri projektu je poleg vodje projekta sodeloval tudi diplomant, ki je pripravil diplomo o dvoverižnih let-7 miRNK:lin-41 mRNK kompleksih. Pri delu smo uporabili moderne metod za preučevanje strukture in dinamike RNK, kot so nuklearna magnetna resonanca, ultravijolična in vidna absorpcijska spektroskopija ter gelska elektroforeza.
miRNK:mRNK kompleksi so zaradi notranjih zank in izboklin konformacijsko gibljivi in tako zanimivi za študij z NMR spektroskopijo v tekočem. Trenutno sta poznani samo dve NMR strukturi miRNK:mRNK kompleksa (LCS1co in LCS2co) in obe smo določili v naši raziskovalni skupini. Ti rezultati nas uvrščajo med vodilne evropske znanstvenike na področju raziskovanja RNK strukture z NMR spektroskopijo v tekočem. Prav tako prikazujejo slovenskim raziskovalcem in podjetjem, kaj vse se da lahko študirati v NMR centru. Zainteresirane raziskovalce spodbujajo, da pričnejo sodelovati s centrom še posebej na raziskovalnih področjih, ki preiskujejo povezavo med strukturo in aktivnostjo večjih RNK.
miRNK:mRNK kompleksi bi bili lahko zanimivi za slovenska farmacevtska podjetja pri razvoju, pripravi in izboljšavi novih zdravih, ki bodo temeljila na delovanju miRNK. V svetu se je povečalo število biotehnoloških firm za preučevanje bolezni zaradi miRNK in ta trend bi lahko prišel tudi v Slovenijo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2010,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2010,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
