研究人员揭示了一种名为SAMURI的RNA酶的三维构型。他们的发现为核糖酶的发展及RNA的进化起源提供了新的视角，这些RNA能够催化化学反应。
由化学家Claudia Höbartner领导的研究团队披露了RNA酶SAMURI的三维结构。这项研究为核糖酶的形成提供了重要见解，并追踪了催化活性RNA的进化路径。
RNA分子对人体的功能至关重要。在细胞内，它们传递遗传信息并调节基因表达。一些RNA类型作为催化剂，加速可能需要更长时间才能进行的化学反应，或者根本不会发生的反应。这些催化RNA分子被称为“核糖酶”。
由维尔茨堡大学（JMU）的Claudia Höbartner教授领导的研究小组成功确定了一种名为SAMURI的引人注目的核糖酶的三维结构。SAMURI是该团队在2023年引入的实验室创造的RNA分子。他们与维尔茨堡的Rudolf Virchow中心的Hermann Schindelin教授合作，利用X射线晶体学建立了SAMURI的3D结构。
微小变化，重大影响
SAMURI因其在指定位置化学改变RNA分子的显著能力而吸引了科学家的注意，从而影响它们的活性——例如激活它们或使它们能够被特定蛋白质识别。这些修饰在自然界中至关重要，确保RNA有效地发挥作用。任何在这一调整过程中的错误——例如RNA链具有过多或过少的修饰——都可能扰乱基本的代谢活动。
“我们可以将RNA分子视为由单个单词和字母（核苷）组成的句子，”Höbartner解释道。“即使是在特定位置的微小变化——比如改变一个字母——也会完全改变一个单词或整个句子的意义。就像将‘bat’变成‘cat’会导致两种完全不同、具有不同能力的动物，在细胞层面也是如此：RNA通过自然施加的小化学变化获得新信息。从科学上讲，我们将其称为修饰。酶在RNA上执行化学反应，使用一种称为S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的辅助分子，这对于许多细胞功能而言是必不可少的。”
SAMURI也利用SAM来改变RNA。有趣的是，一些天然的RNA分子在细菌中可以结合到SAM，但并不催化化学反应。这些被称为核糖开关，并不修改其他RNA链。
随着SAMURI的详细分子结构的建立，研究人员可以调查人工核糖酶与SAM的相互作用，以及与自然核糖开关的比较。“研究表明，能够结合到SAM的天然RNA可能是从早期的失去催化功能的核糖酶进化而来的，”Höbartner补充说。
基础研究有助于开发新的治疗方法
理解催化RNA的结构和作用对于改善现有核糖酶和设计新的核糖酶至关重要。这些知识将在研究天然RNA修饰、可视化它们以及在治疗背景下应用方面特别有益。
“因此，我们的发现可能会导致新的基于RNA的治疗创新，”Höbartner说。“更先进的核糖酶最终可能会被用作实际药物。”
这项研究得到了德国研究基金会（DFG）的资助。
