Ingeniería guiada por la estructura de la regioselectividad de las ribozimas de ARN ligasa

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología Molecular Biología Molecular
• Astrobiología Astrobiología.

Sus antecedentes:

• La síntesis de ARN catalizada por ribozimas es clave para la hipótesis del mundo del ARN, pero las polimerasas naturales de ARN aún no se han descubierto.
• La selección in vitro ha producido ribozimas capaces de ligar el ARN, a menudo produciendo enlaces de 2'-5" de fosfodiéster en lugar de los enlaces convencionales de 3'-5".

Objetivo del estudio:

• Para aclarar la base estructural de la regioselectividad en 2 -5 y 3 -5 ribozimas de ARN ligasa.
• Para investigar el papel de la geometría dúplex de la plantilla de sustrato en el control de los resultados de la ligación de ARN.

Principales métodos:

• Determinó las estructuras cristalinas del duplex de la plantilla de producto para una ribozima de 2 -5 ARN ligasa (ligasa de clase II) y la comparó con la estructura de una ribozima de 3 -5 ligasa (ligasa L1).
• Ribozimas quiméricas construidas mediante el intercambio de regiones dúplex del sustrato-plantilla entre las ligasas de clase II y L1.
• Evaluó la regioselectividad de los ribozimas quiméricos en la catalización de la ligadura del ARN.

Principales resultados:

• Las estructuras cristalinas revelaron geometrías dúplex distintas en la unión de ligadura: un par G x A flanqueado por una cuña en la ligasa de clase II, frente a las oscilaciones G x U en la ligasa L1.
• Los ribozimas quiméricos demostraron que el dúplex sustrato-plantilla, no el núcleo catalítico, dicta la regioselectividad.
• La ligasa L1 con un dúplex de clase II mostró un aumento de 30 veces en la síntesis de enlaces 2 -5, mientras que la ligasa de clase II con un dúplex L1 formó exclusivamente enlaces 3 -5.

Conclusiones:

• La geometría local del dúplex sustrato-plantilla es el principal determinante de la regioselectividad en la ligadura de ARN catalizada por ribozima.
• Estos hallazgos proporcionan información sobre la evolución de la síntesis de ARN y el potencial para la ingeniería de ribozimas con actividades específicas de ligadura.