Tarihte ilk kez, influenza virüsü geni nihayet doğrudan orijinal RNA formunda tespit edilebiliyor.
En son teknoloji, influenza virüsünün ilk kez kendi orijinal RNA'sı şeklinde dizilenmesini sağlar. İnfluenza virüsünün genetik kodu, diğer virüsler gibi RNA'da depolanır, bu nedenle, genetik sırasını belirlemek istiyorsanız, önceki sınırlı teknoloji altında, ancak ters transkripsiyonlu DNA'sının sıralanmasıyla elde edilebilir. Bununla birlikte, bu yeni buluş nanogözenek dizileme teknolojisini kullanır, gen küçük bir moleküler pompadan geçtiğinde, RNA dizisi doğrudan okunabilir.
"Tarihte ilk defa, genlerin orijinal biçimine göz atabiliriz," Atlanta'daki Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri'nden (CDC) bir mikrobiyolog olan John Barnes dedi. Barnes araştırmayı yönetti ve 12 Nisan'da BioRxiv ile ilgili makalenin bir ön baskısını yayınladı. "Bu, sonraki araştırmalar için birçok olasılık getirecek" dedi.
Barnes ve ekibi, virüslerin genlerini inceleme konusunda çok hevesliler. Diğer çalışmalar, insan vücudundaki RNA da dahil olmak üzere çeşitli doku ve organlardaki RNA'yı da içeriyor. Araştırmacılar, hücre işlevindeki rolünü açıklığa kavuşturmak için her zaman RNA üzerindeki moleküler modifikasyonları ölçmek istemişlerdir, ancak bu tür deneyleri yapmak zor olmuştur.
"Bu buluşun getireceği en büyük buluş, RNA'da modifikasyonlar bulma yeteneğidir. Bu sonuç dönüşümsel öneme sahiptir." Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü (EMBL-EBI) eş direktörü Ewan Birney, dedi.
Şekil Ewan Birney
RNA kimyasal olarak kuzeni DNA'sına benzer. Hücresel organizmalarda RNA, DNA kodlayan genler ve proteinler arasındaki köprüdür ve hücrelerde başka roller oynar. Ancak Ebola, çocuk felci ve soğuk algınlığına neden olanlar da dahil olmak üzere birçok virüs genetik kodlarını DNA yerine RNA'da depolar.
Barnes aynı zamanda CDC influenza genomik ekibinin de lideridir ve şimdiye kadar hiç kimsenin RNA sıralaması yapmadığını, çünkü bunun neredeyse imkansız olduğunu düşündüğünü söyledi. Geçmişte, ham RNA'yı sıralama yöntemleri, RNA'nın orijinal kimyasal yapısını yok etmeyi veya bazları tek tek ayırmayı gerektiriyordu ve bu yöntemler, 1970'lerin sonlarından bu yana çok az değişti. Ancak DNA dizilemesi büyük ilerleme kaydetmiştir, bu nedenle hemen hemen tüm "RNA dizileme" şu anda RNA'yı DNA'ya ters transkripte etmek için bir ters transkriptaz kullanır ve ardından DNA dizilemesi gerçekleştirir.
Nanomalzemeler, RNA sıralaması için daha basit bir yol sağlayabilir. Bu teknoloji, bir elektrik akımının nanometre ölçekli bir moleküler gözenekten geçmesine izin verir.Genetik malzeme gözeneklerden geçtiğinde, akım dalgalanmasının genliğini ölçerek hangi nükleotidin geçtiğini bilmek mümkündür.
Bu yılın Ocak ayında Oxford Nanopore Company'deki araştırmacılar, RNA dizisini doğrudan ölçmek için MinION adlı bir cihaz kullandılar. Bu girişimdeki hedefleri, RNA ailesindeki rolü DNA bilgisini iletmek ve proteinleri çevirmek olan haberci RNA'dır.
Şekil MinION
Barnes'ın ekibi bu tekniği, yaklaşık 13.500 RNA baz içeren ve 8 parçadan oluşan influenza virüsü A'nın genomunda kullandı. Barnes, bu çalışma çok sayıda influenza virüsü gerektirdiğinden ve kaçınılmaz sıralama hatalarını ortadan kaldırması gerektiğinden, orijinal verilerin birçok kez işlenmesi gerektiğini, bu nedenle ekibinin ekipman ve hataların hatalarını gidermek için birçok girişimde bulunduğunu söyledi. RNA dizisinin sonucunu alın. Ancak nanoteknoloji hızla gelişiyor ve Barnes, daha fazla iyileştirme ile influenza ve diğer RNA virüslerinin doğrudan sıralanmasının rutin hale geleceğini umuyor.
Barnes ve diğer bilim adamlarının istek listesindeki ilk madde, RNA'nın moleküler modifikasyonlarını belirlemektir. Şu anda, 100'den fazla moleküler modifikasyon keşfedildi, ancak araştırmacılar bunların etkileri hakkında pek bir şey bilmiyorlar. Bunun büyük bir kısmı, bilim adamlarının moleküler transkripsiyon ve çeviri seviyelerini, hücre fonksiyon seviyelerini ve bireysel fizyolojilerini sistematik olarak inceleyememeleridir. Ve yeni nanoteknolojinin ortaya çıkmasının bu sorunu çözmesi bekleniyor.
Şu anda, Oxford Nanopore ekibinin teknolojisi, iki yaygın RNA modifikasyonunu ve etiketini doğrudan ölçebildi. Şirketin danışmanı Birney, işaretin anlamını kırmak ve daha fazla değişiklik bulmak için makine öğrenimi algoritmalarının eklenmesinin bu teknolojiyi daha etkili hale getireceğini analiz etti.
Duke Üniversitesi'nde virolog olan Bryan Cullen, modifiye RNA diziliminin her zaman bu alanda büyük bir problem olduğunu söyledi. Geçen yıl, ekibi, virüs farelere bulaştığında viral gen ifadesinde değişikliklere neden olabilecek ve nihayetinde virüsün çoğalmasını sağlayabilecek m6A adlı bir işaret keşfetti. Bununla birlikte, bu tür bir etiketlemenin keşfinin arkasında, çok fazla zaman ve kaynak tüketimi vardır: Bu, RNA modifikasyon tespitinin mevcut durumudur.
RNA modifikasyonlarının daha uygun tespitine ek olarak nanoteknoloji dizilemesinin avantajları, RNA virüs dizilerinin gizli çeşitliliğini de gösterebilir. Duke Üniversitesi RNA Biyoloji Merkezi'nin eş direktörü Stacy Horner, diğer mevcut teknolojilerin orijinal yapıyı yok ettiğini ve nihai sonucun çok sayıda kısa RNA dizisinin kabaca birleştirilmesi olduğunu, dolayısıyla dizi çeşitliliğinin olacağını söyledi. Süreçte kayboldu.
Birney, "Bu teknoloji henüz mükemmel olmasa da, biyologlar gelecekte normal organizmalardaki tüm virüs genlerinin ve diğer RNA moleküllerinin doğrudan tespitini dört gözle bekliyorlar." Dedi. Boyut ne kadar küçükse, o kadar önemlidir.Kullandığımız malzemenin boyutu daha küçük olduğunda, malzemenin morfolojisi ve işlevi doğrudan moleküler düzeye daha yakın gözlemlenebilir.Yöntem daha basittir ve doğruluk büyük ölçüde artar. Nanomalzemelerin RNA'nın doğrudan dizilişine uygulanması şüphesiz büyük bir teknolojik gelişmedir.
