El grupo de la Dra. Hana Cahová del Instituto de Química Orgánica y Bioquímica del CAS, en colaboración con científicos del Instituto de Microbiología del CAS, ha descubierto una clase completamente nueva de tapas de 5'RNA de polifosfato de dinucleósidos en bacterias y ha descrito la función de las alarmonas y su mecanismo de función. El descubrimiento fue publicado recientemente en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Los polifosfatos de dinucleósidos son pequeñas moléculas de señalización que se encuentran en todo tipo de organismos. Se conocen desde hace más de cincuenta años y a menudo se les llama "alarmones, "a medida que aumenta su concentración en las células en condiciones de estrés. Estas moléculas influyen en diversas funciones celulares, pero el mecanismo de su acción era aún desconocido. Hana Cahová y sus colegas notaron que la estructura de estos alarmones era similar a la del ARN y supusieron que los alarmones eran de hecho parte del ARN en forma de las llamadas tapas. En efecto, usando espectrometría de masas, detectaron nueve nuevos tipos de estas estructuras como parte del ARN.

"Como químicos, notamos las evidentes similitudes de estos alarmones con la estructura del ARN, así pudimos descubrir algo que se ha ocultado a los biólogos durante cincuenta años, "dice Hana Cahová, jefe del grupo de investigación junior en IOCB Praga.

Los investigadores encontraron que estas moléculas son aceptadas por las ARN polimerasas y se utilizan como los primeros componentes básicos en la síntesis de ARN. Es más, determinaron que el ARN rematado con dinucleósido polifosfato puede ser escindido por dos tipos de enzimas y, por tanto, degradado. Algunas de las tapas de ARN de polifosfato de dinucleósido estaban metiladas, y los investigadores han demostrado que estas metilaciones protegen al ARN de la escisión y una mayor degradación.

La cantidad de ARN rematados con dinucleósido polifosfato aumentó significativamente en condiciones de inanición. Por lo tanto, los autores proponen que estas tapas protegen al ARN de la degradación en condiciones de inanición cuando las células no tienen suficientes componentes básicos para crear macromoléculas como el ARN. En tales situaciones, la célula no puede reaccionar de manera flexible a las demandas del medio ambiente, pero puede retener al menos algo de ARN. Una vez que la célula vuelve a tener suficiente nutrición, el ARN protegido es degradado por una enzima específica, y la célula puede construir nuevo ARN para reflejar la situación actual.

Este es el primer trabajo que muestra que el estado del extremo 5 'del ARN depende del entorno y el estrés. Es más, el descubrimiento de alarmonas en el ARN puede explicar el mecanismo de su acción. Este trabajo también proporciona la primera evidencia de pequeñas moléculas de señalización (polifosfatos de dinucleósidos) que actúan como partes del ARN.

El grupo de biología química de la Dra. Hana Cahová aplica métodos químicos a los sistemas biológicos para comprender mejor los procesos celulares. El equipo está especialmente interesado en encontrar nuevas modificaciones de ARN en virus y bacterias y comprender su función.