Кончается январь 2019. Кто у нас сейчас молекулой месяца является в PDB? О! Да, это флуорецентный РНК аптамер!

Флуоресцентные РНК-аптамеры

Флуоресцентный аптамер с кличкой «шпинат», с РНК светло-оранжевого цвета и зеленым флуорофором

РНК-аптамеры разрабатываются для отслеживания молекул внутри живых клеток

Ученые постоянно ищут новые инструменты для более детального изучения клеток. Зеленый флуоресцентный белок является примером инструмента, который открыл совершенно новые двери. С его помощью мы можем пометить конкретные белки, а затем посмотреть, что они делают внутри живых клеток. Недавно разработаy новый инструмент, который позволяет наблюдать РНК аналогичным образом. Сама РНК не является флуоресцентной, поэтому задача заключается в создании короткой РНК, которая может связываться с флуорофором (небольшой флуоресцентной молекулой) и усиливать его флуоресценцию. Затем мы можем встроить эту РНК в естественную РНК, такую ​​как рибосомальная или некодирующая белки длинноцепочечная РНК. Когда флуорофор добавляется в клетку, он связывается с модифицированной РНК, и можно наблюдать, куда флуорофор идет. Злорово! Не правда ли?

Эволюционирующие аптамеры

SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment = систематическая эволюция лигандов путем экспоненциального обогащения) была использована для обнаружения этих полезных молекул РНК, связывающихся с флуорофором. Процесс начинает смешивать флуорофор со многими случайными последовательностями РНК, а затем выделять любые, которые связываются. Затем они случайным образом модифицируются, и лучшие снова выбираются. После нескольких раундов модификации и отбора был обнаружен «аптамер», который связывается с флуорофором и усиливается его флуоресценцию. Показанный здесь аптамер, был прозван «шпинат», был обнаружен с помощью этого процесса с использованием флуорофора, подобного флуорофору зеленого флуоресцентного белка.

Проблемы структуры

Аптамер Spinach представляет собой длинную шпильку с замысловато сложенным участком в центре, который окружает флуорофор. РНК всегда трудно кристаллизовать, поэтому для определения ее структуры были использованы две хитрости. В записи PDB 4kzd (показанной на иллюстрации выше) петля на одном конце была разработана для связывания с антителом, которое помогает в формировании стабильной кристаллической решетки. В записи PDB 4ts2 (показанной ниже в JSmol) петля была обрезана, что облегчило молекулам сквозную упаковку для образования кристалла.

Три флуоресцентных аптамера, с РНК светло-оранжевого и розового цвета и флуорофорами ярких цветов

Палитра аптамеров

Были обнаружены другие флуоресцентные аптамеры разных цветов. Это очень полезно, поскольку позволяет пометить несколько разных типов молекул РНК в одной клетке, используя разные цвета для их различения. Кроме того, такие методы, как FRET, могут использоваться для контроля расстояний между различными флуорофорами в живых клетках. На рисунке показаны три примера: желтый кукурузный аптамер (запись PDB 5bjp), оранжевый Mango-II (запись PDB 6c63) и красный DIR2 (запись PDB 6db8).

Подробнее о структуре РНК-аптамера по кличке «шпинат»

Чтобы посмотреть эту структуру более подробно, нажмите на изображение для интерактивного JSmol на сайте PDB-101_Molecule of the Month_Fluorescent RNA Aptamers в самом низу перед списком литературы.

Аптамер «шпинат» окружает его флуорофор, образуя жесткий карман, который усиливает флуоресценцию молекулы. Одна сторона флуорофора упаковано против G-квадруплекса (окрашено в розовый цвет), а другая - покрыта триплетом нуклеотидного основания (окрашено в пурпурный цвет). Дополнительный гуанин (белый) взаимодействует с краем флуорофора и помещает его в карман.

Январь 2019, David Goodsell doi 10.2210/rcsb_pdb/mom_2019_1

О Молекуле Месяца

«Молекула месяца RCSB PDB» Дэвида С. Гудселла (Исследовательский институт Scripps и RCSB PDB) представляет краткие отчеты по выбранным молекулам из банка данных белков.