Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci z University of Barcelona zjistili, že RNA při nízkých teplotách funguje jinak a skládá se odlišným způsobem – ale není neaktivní. Studie odhalila, že sekvence RNA, které normálně vytvářejí nejčastěji vlákna, respektive vlásenky, začínají při teplotě pod 20 °C zaujímat jiné, kompaktnější struktury.
„Všechny studované molekuly RNA mají při nízkých teplotách společné nečekané nové struktury,“ poznamenává spoluautor studie Felix Ritort. „Zkoumali jsme rozsah teplot mezi +20 °C a -50 °C. Pod +20 °C začínají být důležité interakce ribóza-voda a maxima stability RNA je dosaženo při +5 °C, kde je hustota vody maximální. Při teplotách pod 5 °C je nová stabilita RNA určována interakcemi ribóza-voda až do teploty -50 °C, kdy se RNA rozkládá (studená denaturace).“
Studie předpokládá, že tento teplotní rozsah je univerzální a společný pro všechny molekuly RNA, ačkoli je modulován konkrétní sekvencí a dalšími podmínkami prostředí, jako je slanost a kyselost prostředí (poznámka PH: a nejspíš i délkou molekuly).
Vědci se domnívají, že nové, dosud neznámé struktury vznikají díky tvorbě vodíkových vazeb mezi ribózou a vodou; tyto vazby mají stejnou nebo větší váhu než interakce mezi komplementárními bázemi v RNA (A-U a G-C) (poznámky PH: prostřednictvím vazeb mezi komplementárními bázemi se jednovláknová RNA v různé míře zamotává; při teplotě pod bodem tání vody se tedy tvoří vodíkové vazby i mezi RNA a ledem?).
Zajímavé také je, že celý jev funguje pouze u RNA, u DNA vodíková vazba s vodou nevzniká (tvoří ji vodík na místě, kde obě molekuly liší; vodík v OH skupině, která obecně dělá RNA oproti DNA reaktivnější/méně stabilní).
Výsledky byly získány pomocí optické pinzetové silové spektroskopie, což je jemná a přesná technika pro měření molekulární termodynamiky. Tato technika umožnila měřit změny entropie a tepelné kapacity během skládání různých RNA. Kolem +20 °C se např. podařilo zjistit pokles stupňů volnosti molekuly, pravděpodobně právě v důsledku vzniku vazeb ribóza-voda.
Mechanismus může podle autorů studie hrát roli pro organismy, které obývají chladné oblasti, včetně těch žijících ve slané vodě s teplotou nižší než 0 °C. Příslušná chemie možná také předcházela vzniku samotné RNA, stačí pro ni ribóza. Může hrát roli i ve vesmíru, v chladném prostředí či tam, kde dochází ke střídání tepla a chladu (poznámka PH: pokud by RNA vznikala i mimo Zemi, pak třeba nějak takto; navíc se předpokládá, že i ve fázi prebiotické chemie na Zemi mohlo docházet k cyklům zahrnujícím rozpouštění, vymrzání a vysychání).
Paolo Rissone et al, Universal cold RNA phase transitions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2408313121
Poznámka: University of Barcelona / Phys.org
Poznámka PH: V samotných dnešních organismech je ale základní biochemie hodně podobná; dnes bych tedy roli tohoto mechanismu pro chladomilné (a samozřejmě neteplokrevné) organismy nepřeceňoval. Ale to je samozřejmě jen zcela laická poznámka „od boku“.
