Znajdź zawartość

Zanim zacznie wypełniać swoją funkcję, każde białko w organizmie żywym musi przejść proces składania. Proces ten jest zależny od ogromnej liczby sił działających na każdy atom białka oraz jego otoczenia, a także od warunków, w których zachodzi synteza. Na podobnej zasadzie zachodzi składanie niektórych cząsteczek RNA, które w pewnych sytuacjach może pełnić funkcje podobne do protein. Jednym z rodzajów takiego RNA są odkryte w 2002 roku tzw. "riboswitches". Są to cząsteczki tworzące złożone struktury 3D, zdolne do wiązania się z DNA i w ten sposób do włączania lub wyłączania aktywności genów (stąd ich nazwa). Niedawno, po raz pierwszy w historii, udało się zaobserwować na żywo proces składania takiej struktury. Odkrycia dokonali badacze z Uniwersytetu Stanforda. Naukowcy użyli maszyny zwanej "pułapką optyczną". Jest to złożony system pozwalający na rozciągnięcie pofałdowanego i "poskładanego" RNA do postaci wyprostowanej. Sama cząsteczka RNA została zmodyfikowana: do jej końców przyczepiono wielkie (oczywiście w porównaniu do cząsteczki RNA - ich rzeczywista wielkość to zaledwie 1 mikrometr) "żagle" wyłapujące światło, wykonano je z polistyrenu, oraz dodatkowo do jednego końca dodano kawałek DNA. Służył on wyłącznie do przedłużenia badanej nici. Po oświetleniu laserem polistyrenowych końcówek RNA rozciąga się, a po wyłączeniu strumienia światła zachowuje się jak sprężyna: powraca do pierwotnego, z góry ustalonego i optymalnego energetycznie, kształtu. Dzięki obserwacjom zmiany odległości pomiędzy "żaglami", dokonywanym w mikroskopie optycznym, można było ocenić, w jakiej kolejności powstawały pętle w strukturze RNA. Dodatkowo, znając ilość energii potrzebnej do "wyprostowania" RNA, można ustalić, jaka jest energia odwrotnego procesu, czyli składania, oraz czas niezbędny do jego zajścia. To pierwsza tak dokładna analiza tworzenia się struktur trójwymiarowych w makrocząsteczkach. To bezprecedensowe odkrycie otwiera nowy rozdział w badaniu składania makrocząsteczek, takich jak białka czy kwasy nukleinowe. Do tej pory za najskuteczniejszą (co wcale nie znaczy, że wystarczająco dobrą) metodę ich badania uznawano symulacje komputerowe. Te ostatnie były jednak tworzone w oparciu o obliczanie wartości przybliżonych, które pogarszały jakość wyników. Przy okazji tego odkrycia warto zaznaczyć, że również na polu bioinformatyki Uniwersytet Stanforda może się pochwalić bardzo zaawansowanymi badaniami. Naukowcy z tej uczelni od kilku lat udoskonalają algorytmy pozwalające obliczyć proces składania białek, wykorzystując moc obliczeniową komputerów rozsianych po całym świecie. Rozsyłają do internautów biorących udział w projekcie porcje danych do obliczenia, a następnie zbierają ich wyniki i tworzą w ten sposób "molekularne mapy" składania białek. Chętni do wzięcia udziału w projekcie znajdą dalsze informacje na ten temat na stronach Folding@home.