RNA ve DNA arasındaki temel kimyasal farklılıklar Riboz 2′-hidroksilin (2′-OH) farklı yapısal ve fonksiyonel özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Makromoleküler X-ışını kırınım deneylerinin, DNA ve RNA içerisindeki hidrojen atomlarının ayrıntılı konumlarını belirlemedeki yetersiz hassasiyeti, 2′-OH yönelimi (H2′-C2′-O2′-HO2′ kırınım açıları) ve RNA omurgasındaki şekillenmelerin potansiyel sebeplerinin saptanmasında çeşitli zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Harp ve arkadaşları çalışmalarında, Escherichia coli rRNA Sarcin-Risin döngüsü (SRL) nötron kristal yapısını ilk defa göstererek 2′-OH yönelimlerini raporlamıştır.
Nükleik asit omurgasında fosfat seçimi hakkındaki çalışmalar, fosfodiester bağları ve dört standart bazı (A, T, G, C) birçok alternatif şekerle birleştiren yapay nükleik asitlerin araştırılması ile birlikte, kararlı eşleşmenin RNA’ya ve DNA’ya ait eşsiz bir özellik olduğunu göstermiştir. Harp ve arkadaşları, RNA örnekleri için 2′-OH yönelimleri belirleyerek omurgayı, nükleobazı veya şekere işaret eden O-H bağlarını ortaya çıkarmıştır. Ek olarak, SRL kök bölgesindeki ribozların çoğunun 2′-OH omurga yönelimi gösterdiği belirlenmiştir. Nötronlar, hidrojen bağları ile etkileşime geçerek 2′-OH oryantasyonunun hem omurga geometrisini hem de riboz büzülmesini (riboz pucker) etkilediğini ortaya koymaktadır. SRL nötron yapısındaki 2′-OH ve su molekülü yönelimlerinde kriyo-nötron ile X-ışını kristalografisi sonuçlarını değerlendiren araştırmacılar, RNA’nın konformasyon, protonasyon durumlarını ve hidrasyon yapısını ayrıntılı olarak ortaya koymak için bütüncül bir yaklaşım sunduğu ifade etmiştir.
Nükleik asitlerdeki şeker konformasyonları arasındaki dönüşüm, iyonik kuvvete ve nem seviyesine bağlı olarak, DNA’daki A-form ve B-form dubleksleri arasında tersinir geçişlere maruz kalabilmesi, RNA 2′-OH grubunun yalnızca yöneliminin bir sonucu olarak büzülmeyi ayarlayabilmesine yol açmaktadır. Çok yönlü H-bağı donörü, nükleofil olarak hareket etme kabiliyeti sayesinde, RNA genotipi ve fenotipindeki 2′-OH grubuna karmaşık bir şekilde bağlanabilmektedir. Böylece, SRL RNA nötron yapısındaki 2′-OH oryantasyonun RNA kararlılığı ve su yapısı için kritik olduğu ortaya konulmuştur. Daha küçük kristaller ve kriyo veri toplama ile daha yüksek akı yayılım kaynakları kullanarak SRL RNA nötron yapısındaki 2′-OH oryantasyonlarının incelenmesi, 2′-OH’ın nerede olduğunu saptamak ve nötron kalıntılarından elde edilebilecek bilgilerin verimliliğinde diğer yöntemlere göre daha ayrıntılı veri sunduğundan çalışmalarda avantaj sağlamıştır.
Sonuç olarak Harp ve arkadaşları, RNA içerisindeki 2′-OH oryantasyonunun RNA’nın temel yapısına büyük ölçüde katkı sağladığını ortaya koymuştur. Gelecekte daha ayrıntılı gerçekleştirilmesi planlanan simülasyonlar ile kristal yapılarda gözlemlenen birçok yapısal özelliğin muhtemel etkileri hakkında daha ayrıntılı bulgulara ulaşılabileceği öngörülmektedir.
Referans: Joel M Harp, Terry P Lybrand, Pradeep S Pallan, Leighton Coates, Brendan Sullivan, Martin Egli, Cryo neutron crystallography demonstrates influence of RNA 2′-OH orientation on conformation, sugar pucker and water structure, Nucleic Acids Research, Volume 50, Issue 13, 22 July 2022, Pages 7721–7738, https://doi.org/10.1093/nar/gkac577
Yazar: İrem Doğruoğlu
Editör: Elif Nur Özcan
-Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-
Haber Yazıları, 20> Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız)
bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile
hazırlanmaktadır.
Kadir Has Üniversitesi, biyoinformatik ve genetik departmanında lisans öğrencisi.
Linkedin: https://www.linkedin.com/in/irem-doğruoğlu-681762201