3D-снимки раскрывают сложный танец сворачивания РНК
Исследователи из США и Дании впервые получили 3D-изображения отдельных наночастиц РНК в процессе сворачивания. Используя передовую методику электронной микроскопии, команда получила новое представление о сложном процессе, ведущем к формированию конечной формы молекул РНК.
Гибкость РНК делает её изучение крайне сложным, так как её структура может принимать множество форм в зависимости от условий окружающей среды. Традиционные методы, такие как криоэлектронная микроскопия (cryo-EM) с усреднением данных от тысяч частиц (single-particle averaging, SPA), не позволяют зафиксировать уникальные формы отдельных молекул.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные из Molecular Foundry (Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли) и Interdisciplinary Nanoscience Center (Орхусский университет) изучили процесс сворачивания гибких молекул РНК.
Они применили инновационную технику, способную изучать 3D-форму отдельных молекул без усреднения. Этот метод основан на усовершенствованной криоэлектронной томографии отдельных частиц (Individual-Particle cryo-Electron Tomography, IPET), которая фокусируется на 3D-визуализации единичных молекул в криоконсервированных образцах.
Ранее считалось, что получение 3D-изображений от одной молекулы невозможно из-за слабого сигнала. «Это считалось тупиковым методом с 1970-х годов», — отметил Ган Рен, соавтор исследования.
В данной работе учёные использовали IPET для изучения РНК-оригами — искусственно структурированных молекул РНК, спроектированных для сворачивания в определённые наноразмерные формы. Ранее для изучения их 3D-структуры применялся метод cryo-EM SPA, но сам процесс сворачивания оставался неуловимым.
IPET позволил получить снимки ландшафта сворачивания РНК, зафиксировав молекулы на различных стадиях — от незрелых состояний до оптимальной формы. Исследователи смогли наблюдать «ловушку сворачивания» и переход к более компактной форме, что позволило создать видео динамического процесса.
«Метод IPET даёт нам более динамичный взгляд на молекулярный мир. Мы надеемся, что это понимание позволит нам конструировать сворачивание более эффективных РНК-вакцин и динамических сенсоров для молекулярной медицины», — поясняет Эббе Андерсен.