El mensaje de la vida está codificado en nuestro ADN genómico a través de la transcripción de ARN mensajeros y la traducción de proteínas para realizar funciones celulares. Para garantizar una transcripción precisa, un proceso que transcribe el ADN genómico en ARN mensajero agregando nucleótidos uno por uno como letras del alfabeto, una enzima llamada ARN polimerasa II sintetiza y corrige el ARN mensajero para eliminar los nucleótidos mal incorporados que no coinciden con la plantilla de ADN.

Si bien se sabía que la ARN polimerasa II era fundamental para garantizar la precisión de la transcripción, Había sido un enigma de larga data cómo esta enzima logra esta difícil tarea. La determinación de los mecanismos subyacentes podría ofrecer información sobre los errores cometidos durante este proceso de transcripción, que de otro modo sería muy preciso. que puede conducir a diversas enfermedades humanas.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Huang Xuhui, Padma Harilela, profesora asociada de ciencia en el Departamento de Química y el Departamento de Ingeniería Química y Biológica de HKUST, ahora informa sobre el mecanismo de la ARN polimerasa II para corregir errores en la síntesis de ARN. Cuando se agrega un nucleótido por error, La ARN polimerasa II puede rebobinar moviéndose hacia atrás (llamado retroceso) y escindir este nucleótido mal incorporado. El equipo de investigación descubrió que, si bien los residuos de aminoácidos específicos de la ARN polimerasa II son fundamentales para el retroceso, La escisión del nucleótido mal incorporado solo requiere el propio ARN (es decir, fosfato de oxígeno del nucleótido mal incorporado).

"La ARN polimerasa II es como una máquina molecular en la célula. La naturaleza diseña inteligentemente esta máquina para catalizar dos reacciones químicas distintas en un solo sitio activo sin mezclarse. Mientras que la síntesis de ARN normal requiere residuos de aminoácidos específicos de la ARN polimerasa II, encontramos que la eliminación del nucleótido no emparejado no depende de ningún residuo de aminoácido. Esta máquina molecular coordina a la perfección estas dos funciones en un sitio activo, ", dijo el profesor Huang." Nuestro descubrimiento ofrece información valiosa sobre cómo la transcripción puede salir mal en células enfermas y envejecidas, y hasta qué punto los errores de transcripción pueden conducir a diversas enfermedades humanas ".

"Nuestro trabajo solo es posible con los recursos informáticos de alto rendimiento a gran escala proporcionados principalmente por la supercomputadora Shaheen en colaboración con la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST)", Añadió el profesor Huang. "Nuestros cálculos de mecánica cuántica y dinámica molecular consumieron 20 millones de horas de núcleo de CPU en total".

Los hallazgos fueron publicados recientemente en una prestigiosa revista científica. Catálisis de la naturaleza .