El mensaje de la vida está codificado en nuestro ADN genómico a través de la transcripción de ARN mensajeros y la traducción de proteínas para realizar funciones celulares. Para garantizar una transcripción precisa: un proceso que transcribe ADN genómico en ARN mensajero agregando nucleótidos uno por uno como letras enel alfabeto, una enzima llamada ARN polimerasa II sintetizaría y corregiría el ARN mensajero para eliminar cualquier nucleótido mal incorporado que no coincida con la plantilla de ADN
Si bien se sabía que la ARN polimerasa II era fundamental para garantizar la precisión de la transcripción, había sido un enigma de larga data cómo esta enzima logra esta difícil tarea. Los científicos siempre han estado intrigados por descubrir los mecanismos subyacentes, ya quepodría ofrecer información sobre cómo se podrían cometer errores durante este proceso de transcripción, que de otro modo sería muy preciso, lo que puede conducir a diversas enfermedades humanas.
Un equipo de investigación dirigido por el Prof. HUANG Xuhui, Profesor Asociado de Ciencias Padma Harilela en el Departamento de Química y el Departamento de Ingeniería Química y Biológica de HKUST, descubrió recientemente el mecanismo de la ARN polimerasa II para corregir errores en la síntesis de ARN.Si un nucleótido se agrega por error, la ARN polimerasa II puede rebobinar moviéndose hacia atrás lo que se denomina retroceso y escindir este nucleótido mal incorporado. El equipo de investigación descubrió que, si bien los residuos de aminoácidos específicos de la ARN polimerasa II son fundamentales para el retroceso, la escisión del malEl nucleótido incorporado solo requiere el ARN en sí mismo es decir, fosfato de oxígeno del nucleótido mal incorporado.
"La ARN polimerasa II es como una máquina molecular en la célula. La naturaleza diseña inteligentemente esta máquina para catalizar dos reacciones químicas distintas en un único sitio activo sin confundirse. Mientras que la síntesis normal de ARN requiere residuos de aminoácidos específicos de la ARN polimerasa II, descubrimos que la eliminación del nucleótido no coincidente no depende de ningún residuo de aminoácido. Esta máquina molecular coordina sin problemas estas dos funciones en un sitio activo ", dijo el profesor Huang." Nuestro descubrimiento ofrece información valiosa sobre cómo la transcripción puede salir malen células envejecidas y enfermas, y hasta qué punto los errores de transcripción pueden conducir a diversas enfermedades humanas ".
"Nuestro trabajo solo es posible con los recursos informáticos de alto rendimiento a gran escala proporcionados principalmente por la supercomputadora Shaheen en colaboración con la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah KAUST", agregó el profesor Huang. "Nuestra mecánica cuántica y molecularlos cálculos de dinámica consumieron 20 millones de horas centrales de CPU en total ".
Los hallazgos se publicaron recientemente en la revista científica Catálisis de la naturaleza .
El interés de investigación de la profesora Huang radica en comprender los procesos biológicos y químicos complejos mediante enfoques computacionales. El trabajo computacional fue realizado por la Dra. Carmen TSE, una afiliada de HKUST desde hace mucho tiempo que completó su formación de pregrado, doctorado y posdoctorado enDepartamento de Química de HKUST. Otros autores correspondientes incluyen al Profesor Asistente de Investigación de HKUST, el Dr. Peter CHEUNG del Departamento de Química, el Prof. Yingkai ZHANG de la Universidad de Nueva York, y el Prof. WANG Dong de la Universidad de California, San Diego, cuyo grupo de investigación realizó experimentos para validarlos mecanismos predichos de los cálculos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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