Il campo di ricerca delle “Iresi cellulari” è stata dormiente per decenni, in quanto non vi era uno standard uniforme di metodi affidabili per la chiara caratterizzazione di questi punti di partenza per il controllo mediato dal ribosoma dell’espressione genica. I ricercatori dell’ospedale universitario Bonn (UKB) e dell’Università di Bonn, in collaborazione con la Stanford University in California (USA), hanno ora sviluppato una cassetta degli attrezzi come nuovo gold standard per questo campo. Sperano di scoprire forti elementi IRES che sono direttamente rilevanti per la biologia sintetica e per l’applicazione nella terapia mRNA emergente. I risultati del loro lavoro sono stati pubblicati sulla rivista EMBO.
Solo di recente il ribosoma – una delle macchine molecolari più antiche in termini evolutivi – è stato riconosciuto come regolatore attivo dell’espressione genica a livello di biosintesi proteica. Questo è un processo importante per lo sviluppo e la funzione delle cellule, in cui le informazioni genetiche vengono convertite in proteine. Il passaggio finale, in cui vengono trasferite le informazioni codificate sull’RNA Messenger (mRNA), è noto come traduzione. Il gruppo di ricerca “Immunobiochemistry” guidato dal Prof. Kathrin Leppek presso l’Istituto di chimica clinica e farmacologia clinica (IKCKP) presso l’UKB sta studiando il controllo della traduzione usando l’interazione diretta del ribosoma con gli mRNA. “Come il meccanismo di traduzione centrale che è essenziale per tutta la vita, il ribosoma e i fattori associati ad esso, come proteine o strutture di RNA, sono al centro del nostro interesse di ricerca”, afferma il Prof. Leppek, un membro dell’immunossenza2 Cluster of Excellence presso l’Università di Bonn. “Vi sono prove crescenti che la composizione ribosomiale influenza la traduzione selettiva in modo tale che i ribosomi personalizzati legano e traducano preferibilmente alcuni mRNA.”
Ruolo delle Iresi nell’espressione genica
Come esempio di tali strutture, che svolgono un ruolo importante nell’iniziazione della traduzione e quindi nella regolazione dell’espressione genica, i ricercatori di Bonn hanno ora studiato i siti di ingresso ribosomiale interno (IRESES). L’IRES abbreviazione è abbreviato per “siti di ingresso ribosomiale interno”. Queste sono sequenze specializzate e piegate all’interno di un filamento di RNA che sono particolarmente noti nel materiale genetico dei virus al fine di dirottare i ribosomi dell’ospite dopo un’infezione. Il virus dell’epatite C o il poliovirus, ad esempio, sono in grado di iniziare la produzione di nuove proteine virali indipendentemente da tutti i fattori di iniziazione grazie ai loro elementi IRES. Reclutando ribosomi, le sequenze IRES consentono l’inizio della traduzione indipendentemente dal limite 5 ‘dell’mRNA. Questo è un cappuccio protettivo con cui sono equipaggiati i fili mRNA dell’ospite, che consentono la traduzione in condizioni normali ma sono bloccati sotto infezione virale.
Nessun standard uniforme per la chiara caratterizzazione di IRES
Gli IRE sono stati descritti per la prima volta nel genoma virale, che consentono la replicazione dei virus nelle cellule infette reclutando ribosomi ospiti. Negli ultimi decenni, tuttavia, sempre più Iresi sono state descritte anche nelle cellule eucariotiche, che, a differenza dei virus hanno un nucleo. “Ciò rafforza l’opinione generale secondo cui questi elementi sono anche coinvolti nella regolamentazione della traduzione nelle cellule eucariotiche”, afferma il primo autore del documento Philipp Koch del gruppo di ricerca Leppek presso UKB e studente di dottorato presso l’Università di Bonn. Il suo collega e co-autore Martin Haimann, anche studente di dottorato presso l’Università di Bonn, aggiunge: “Tuttavia, una grande sfida è stata la caratterizzazione esatta e affidabile delle Iresi appena descritte, in particolare da mRNA eucariotici, che era difficile a causa degli ostacoli tecnici e degli artifatti associati finora utilizzati.”
Nel loro attuale lavoro di ricerca, i ricercatori di Bonn hanno compilato e testato una serie di tecniche versatili che insieme consentiranno la robusta caratterizzazione di Iresi in futuro. Un metodo importante prevede l’uso di giornalisti circolari di RNA, che possono essere utilizzati per confermare l’attività mediata da IRES degli elementi di RNA. Altre tecniche includono tecniche di colorazione quantitativa dei singoli mRNA nel tessuto embrione di topo e determinazione del tasso di traduzione dei singoli mRNA contenenti IRES. “Una cassetta degli attrezzi così completa che può essere applicata nelle cellule e nel tessuto embrione in coltura rappresenta un nuovo gold standard per i robusti test e la caratterizzazione di Iresi”, afferma Philipp Koch. L’autore corrispondente Prof. Leppek aggiunge: “I forti elementi IRES sono direttamente rilevanti per la biologia sintetica e le terapie emergenti di mRNA”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com