В специализированном научном журнале NRA опубликовано исследование российских ученых, которые подробно описали и классифицировали элементы структуры рибонуклеиновых кислот. Это позволит не только определять их в автоматическом режиме, но и предсказывать возможное появление.

В отличие от хорошо известной и понятной ученым молекулы ДНК биологические особенности и происхождение РНК практически не изучены. Интерес к РНК возник лишь несколько десятилетий назад, когда стало известно, что эта молекула может самопроизводиться и, возможно, именно с нее началась жизнь на Земле. Более того нарушение некодирующей РНК или нкРНК сопровождает многие заболевания наследственного характера.

Ученые из МФТИ, МГУ, ИМПБ РАН — филиала ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и других научных организаций занялись изучением нкРНК, а именно псевдоузлами и третичными мотивами. Исследователи смогли описать частотный третичный мотив А-минор, а также определили его местоположение. Был открыт новый повторяющийся ко-мотив, который ранее не был никем описан. Однако главная цель этого эксперимента – детально изучить и понять характер происхождения и потенциал молекулы, которая влияет на ход жизни.

«Если ранее разрозненно изучались отдельные классы А-миноров, то мы ввели классификацию, в которую все известные классы хорошо уложились. Т.е., грубо говоря, люди знали про ноги, хобот и бивни независимо, а мы пришли и сказали, что это всё на самом деле части одного слона, у которого к тому же ещё и хвост между прочим имеется. Например, все знали, что мотив Kink-turn содержит в себе хотя бы один А-минор. А мы показали, что есть класс А-миноров с аденином из внутренней петли, который взаимодействует с близлежайшим участком спирали. Такой класс дальше делится на мотивы kink-turn и across-bulged мотивы, и т.д. Таким образом, теперь можно автоматически выявлять ко-мотив А-минора, зная его структурное окружение на уровне вторичной структуры, а А-миноры, находящиеся внутри псевдоузла, можно даже предсказывать, зная последовательность нуклеотидов и вторичную структуру», — объясняет н.с. ИТЭБ РАН Лилия Фахранурова.

Ученые утверждают, что эту классификацию можно применять и к другим элементам. В перспективе специалисты планируют объединить в систему и исследовать другие неканонические типы А-миноров.

На рисунке: Пример классификации А-минора. Граф вторичной структуры лизиновогорибосвитча из PDB-файла 3D0U построен с помощью программы VARNA [94]. Петли и стемы аннотированы в соответствии с предложенной моделью описания вторичной структуры РНК.

Нуклеотиды А-минора A124|A20-G66, принадлежащего геометрическому типу X, выделены на графе красным, зеленым и синим цветами соответственно, а также изображены отдельно в виде 3D структуры. Каждый нуклеотид А-минора аннотирован соответствующим элементом вторичной структуры РНК. Каждая пара нуклеотидов А-минора аннотирована типом их взаимного расположения.