Некодирующая РНК в клетке входит в некоторые важные органеллы, регулирует синтез белков, ускоряет отдельные реакции и участвует в других биологически важных процессах. Часто функционирование некодирующих РНК обеспечивается устойчивыми взаимодействиями нуклеотидов одной или нескольких молекул РНК. Биоинформатик из МФТИ и Института математических проблем биологии РАН описал известные структуры некодирующих РНК, связанных
© Getty images
ДНК хранит информацию о нужных для функционирования клетки белках. При считывании этой информации образуются промежуточные молекулы — матричные РНК, по которым впоследствии и строится белок. Однако далеко не вся ДНК хранит последовательности именно белков, например почти 98 процентов генома человека не кодируют белки.
По части некодирующей ДНК синтезируются некодирующие молекулы РНК. Если провести аналогию состава РНК с материей во Вселенной, можно сказать, что это темная РНК. На данный момент известно, что эти молекулы, как правило, участвуют в регуляции синтеза белка, составляют большую часть рибосомы и выполняют ее функции.
Также некодирующие РНК ускоряют некоторые биохимические процессы в клетке, в том числе могут подавлять производство белка. На этом эффекте основана работа одного из лекарств от редкого генетического заболевания — спинально-мышечной атрофии. ДНК и некоторые участки РНК представляют собой двунитевые молекулы или части молекул, закрученные в спираль.
Образующие молекулу нити расположены несимметрично относительно оси спирали, поэтому образуются малая и большая бороздки — меньший и больший, чем 180 градусов, угол между нитями. В малые бороздки некоторых некодирующих РНК встраиваются аденины из той же или другой молекулы РНК. Структуры РНК со связанным аденином называются А-минорами, а несколько идущих подряд А-миноров — мотивом А-минор.
Автор работы систематизировал имеющиеся структуры А-миноров и мотивов А-минор, описал их геометрию и функции. Ученый выделил две основных группы А-миноров, различающихся расстоянием вдоль последовательности РНК между тремя участвующими во взаимодействии нуклеотидами.
В структурах из первой группы они расположены близко, из второй — удалены друг от друга. Все обнаруженные ранее структуры А-миноров можно разделить по этим двум группам и по типам взаимодействия в группах. Благодаря этой классификации можно быстро определять вид А-минора или мотива А-минора и пользоваться уже известными их свойствами.
«Взаимодействия A-минор — один из наиболее распространенных типов взаимодействий частей молекулы РНК или нескольких РНК. Я описал известные взаимодействия A-минор, перечислил примеры функциональных мотивов А-минор и рассмотрел наиболее распространенные типы их структур. Важная особенность A-миноров, о которой следует упомянуть, — это динамика составляющих, которая существенно различается между A-минорами разной структуры.
В настоящее время определяющие А-миноры программы и описания используют далеко не все существующие данные. К сожалению, такой подход упускает из виду многие неканонические A-миноры. Нет сомнений в том, что с экспоненциально растущим числом разрешенных трехмерных структур различных молекул РНК список функционально важных взаимодействий A-минор также будет быстро расти.
Следовательно, необходимо разработать расширенные программы для описания различных типов A-миноров и для определения взаимодействий A-миноров с другими мотивами РНК», — поясняет Евгений Баулин старший преподаватель кафедры алгоритмов и технологий программирования МФТИ, научный сотрудник лаборатории прикладной математики ИМПБ РАН — филиала ИПМ имени М. В. Келдыша РАН.
Статья опубликована в журнале Biochemistry (Moscow)
Источник: naked-science.ru
