Созданы стабильные трёхмерные наночастицы РНК благодаря химической модификации
РНК долгое время была сложным инструментом в нанотехнологиях: её легко формировать в различные структуры, но она быстро разрушается распространённым ферментом рибонуклеазой (RNase).
"Фермент RNase очень эффективно и за считанные минуты случайным образом разрезает РНК на мелкие фрагменты. Более того, RNase присутствует повсюду, что делает работу с РНК в лаборатории чрезвычайно трудной", — объясняет Пейсюань Го, профессор биомедицинской инженерии Университета Цинциннати.
Исследователи нашли способ обойти RNase, заменив одну химическую группу в макромолекуле. Это позволило создать стабильные трёхмерные структуры из РНК, что расширяет её применение в нанотехнологиях.
Результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.
Суть метода
Учёные сфокусировались на рибозных кольцах, которые вместе с фосфатными группами образуют основу РНК. Изменив один участок рибозного кольца, они модифицировали структуру молекулы так, что она перестала связываться с RNase и стала устойчивой к деградации.
"Взаимодействие RNase с РНК требует совпадения структурных конформаций. Когда конформация РНК изменена, RNase не может её распознать, и связывание становится невозможным", — говорит Го.
Ранее было показано, что такая модификация стабилизирует РНК в двойной спирали, но её влияние на сворачивание РНК в трёхмерные наноструктуры не изучалось.
Результаты и применение
После создания наночастицы РНК исследователи успешно использовали её для работы наномотора, упаковывающего ДНК в бактериофаге phi29.
"Мы обнаружили, что модифицированная РНК может правильно сворачиваться в свою 3D-структуру и сохранять биологические функции. Наши результаты демонстрируют, что можно создавать устойчивые к RNase, биологически активные и стабильные РНК для применения в нанотехнологиях", — отмечает Го.
Стабильные молекулы РНК можно использовать для сборки различных наноструктур, что делает их идеальным инструментом для таргетной доставки терапии в раковые или инфицированные вирусом клетки.
"Наночастицы РНК могут быть созданы с простотой, характерной для ДНК, и обладать разнообразной структурой и каталитической функцией, подобной белкам. Эта модификация РНК, надеемся, откроет новые направления в РНК-нанотехнологии".