Некодирующая РНК в клетке входит в важные органеллы, регулирует синтез белков, ускоряет некоторые реакции и участвует в других важных процессах. Биоинформатик из МФТИ и Института математических проблем биологии РАН описал известные структуры некодирующих РНК, связанных с аденином. Работа опубликована в журнале Biochemistry.
ДНК содержит информацию о белках, необходимых для функционирования клетки. При считывании этой информации образуются промежуточные молекулы — матричные РНК, по которым далее строится белок. Но далеко не вся ДНК хранит последовательности белков — их не кодируют почти 98% генома человека.
По части некодирующей ДНК синтезируются некодирующие молекулы РНК. Проводя параллель с материей во вселенной, можно сказать, что это темная РНК. Сейчас известно, что эти молекулы участвуют в регуляции синтеза белка, составляют большую часть рибосомы и выполняют ее функции.
Также некодирующие РНК ускоряют некоторые биохимические процессы в клетке и могут подавлять производство белка. На этом эффекте основан препарат 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°, 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, старший преподаватель кафедры алгоритмов и технологий программирования МФТИ Евгений Баулин, систематизировал имеющиеся структуры А-миноров и мотивов А-минор, описал их геометрию и функции. Он 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. По этим группам можно разделить все обнаруженные ранее структуры А-миноров. Такая классификация позволит 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”, — пояснил Евгений Баулин.