Los investigadores de Bochum y Münster han desarrollado un nuevo método para determinar las estructuras de todas las moléculas de ARN en una célula bacteriana a la vez. En el pasado, esto tenía que hacerse individualmente para cada molécula. Además de su composición exacta, su estructura es crucialpara la función de los ARN. El equipo describe el nuevo método de mapeo de estructuras de alto rendimiento, denominado Lead-Seq para secuenciación de plomo, en la revista Nucleic Acids Research, publicada en línea el 28 de mayo de 2020.
Christian Twittenhoff, Vivian Brandenburg, Francesco Righetti y el profesor Franz Narberhaus de la Cátedra de Biología Microbiana de la Ruhr-Universität Bochum RUB colaboraron con el grupo de bioinformática dirigido por el profesor Axel Mosig en RUB y el equipo dirigido por la profesora Petra Dersch en elUniversidad de Münster, anteriormente del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones en Braunschweig.
Sin estructura - sin función
En todas las células vivas, la información genética se almacena en ADN bicatenario y se transcribe en ARN monocatenario, que luego sirve como modelo para las proteínas. Sin embargo, el ARN no es solo una copia lineal de la información genética, sino que a menudo se pliegaen estructuras complejas. La combinación de regiones bicatenarias monocatenarias y parcialmente plegadas es de vital importancia para la función y la estabilidad de los ARN. "Si queremos aprender algo sobre los ARN, también debemos entender su estructura", dice Franz Narberhaus..
los iones de plomo revelan posiciones de ARN monocatenario
Con la secuenciación de plomo, los autores presentan un método que facilita el análisis simultáneo de todas las estructuras de ARN en una célula bacteriana. En el proceso, los investigadores aprovechan el hecho de que los iones de plomo causan roturas de cadena en segmentos de ARN monocatenarios; plegadoLas estructuras de ARN, es decir, las cadenas dobles, permanecen intactas por los iones de plomo.
Al aplicar plomo, los investigadores dividieron las regiones de ARN monocatenario en ubicaciones aleatorias en fragmentos más pequeños, luego las transcribieron en ADN y las secuenciaron. El comienzo de cada secuencia de ADN correspondía a una ruptura de cadena anterior en el ARN ". Estonos dice que las regiones de ARN correspondientes estaban presentes como una sola cadena ", explica Narberhaus.
Predecir la estructura usando bioinformática
Vivian Brandenburg y Axel Mosig luego usaron bioinformática para evaluar la información sobre las secciones de ARN monocatenario obtenidas en los experimentos. "Supusimos que las regiones de ARN no cortadas estaban presentes como cadenas dobles y usamos programas de predicción para calcular cómo las moléculas de ARNdebe doblarse ", elabora Vivian Brandenburg." Esto dio como resultado estructuras más confiables con la información de la secuencia de plomo que sin esta información ".
Este enfoque permitió a los investigadores determinar simultáneamente las estructuras de miles de ARN de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis al mismo tiempo. El equipo comparó los resultados obtenidos mediante la secuenciación de plomo de algunas estructuras de ARN con los resultados obtenidos utilizando métodos tradicionales: ambos fueronmismo.
Nuevos termómetros de ARN descubiertos
El grupo llevó a cabo sus experimentos a 25 y 37 grados Celsius, ya que algunas estructuras de ARN cambian según la temperatura. Usando lo que se conoce como termómetros de ARN, las bacterias como el patógeno de la diarrea Yersinia pseudotuberculosis pueden detectar si están dentro del huésped.Utilizando la secuencia de plomo, el equipo no solo identificó termómetros de ARN ya conocidos, sino que también descubrió varios nuevos.
Establecer la secuenciación del plomo tomó alrededor de cinco años. "Estoy feliz de decir que ahora podemos mapear numerosas moléculas de ARN en una bacteria simultáneamente", concluye Franz Narberhaus. "Una ventaja del método es que los iones de plomo pequeños puedeningrese fácilmente a las células bacterianas vivas. Por lo tanto, suponemos que este método se puede usar universalmente y que en el futuro facilitará el análisis detallado de la función de la estructura de los ARN bacterianos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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