Origami de RNA permite aplicações em biologia sintética – ScienceDaily

A biologia sintética se esforça para alcançar um controle robusto dos processos biológicos, a fim de criar organismos projetados para uma variedade de aplicações industriais, diagnósticas e terapêuticas. Pesquisadores do centro iNANO da Universidade de Aarhus desenvolveram esponjas de origami de RNA e reguladores baseados em CRISPR para controle genético avançado de vias enzimáticas em microorganismos para melhorar a produção de bioquímicos valiosos.

O desenvolvimento de ferramentas para controle preciso de processos biológicos tem sido um dos principais pilares do já maduro campo da biologia sintética. Essas ferramentas científicas emprestam princípios de uma infinidade de campos de pesquisa que, quando combinados, permitem aplicações únicas e potencialmente transformadoras para a sociedade moderna. A tradução de inovações modernas de nanotecnologia de RNA no contexto biológico possui imenso potencial devido à compatibilidade com dobramento e expressão em células, mas também impõe desafios únicos, como condições de desempenho rígidas e instabilidade inerente de moléculas de RNA.

No entanto, uma abordagem recente de design de RNA estrutural desenvolvida no laboratório de Andersen, denominada ‘RNA origami’, está tentando resolver isso. Essa abordagem tenta gerar dispositivos complexos baseados em RNA feitos pelo homem que são estáveis ​​nas células, interagem com outras biomoléculas, incluindo outros RNA e proteínas, e permitem aplicações únicas, particularmente no contexto da regulação de genes. Demonstrado por duas abordagens distintas recentemente publicadas, o origami de RNA é apresentado como uma sofisticada plataforma de design de RNA que, quando aplicada no contexto celular, gera moléculas únicas para regulação baseada em biologia sintética.

Esponjas de RNA regulam a produção de enzimas em bactérias

Na primeira abordagem, o origami de RNA foi usado para obter um controle preciso dos níveis de produção de proteínas quando expressas em bactérias. Os cassetes de expressão da proteína auto-inibidora foram feitos instalando-se um forte sítio de ligação para a proteína expressa em seu próprio gene. Posteriormente, o origami de RNA decorado com os mesmos sítios de ligação à proteína foi expresso em grande excesso. Desta forma, o origami de RNA serve como uma esponja de proteína que sequestra proteínas na célula e permite a expressão da proteína auto-inibida. Esse conceito geral demonstrou permitir a regulação de várias proteínas simultaneamente e ativar as vias enzimáticas para melhorar o rendimento do produto.

Reguladores baseados em CRISPR para fábricas de produtos químicos de levedura

Na segunda abordagem, o origami de RNA foi combinado com CRISPR, uma das mais populares técnicas modernas de biologia molecular, para regular a expressão gênica em leveduras. Os origamis de RNA foram integrados nos pequenos RNAs que orientam o CRISPR-Cas9 para atingir sequências específicas no genoma do DNA. Os andaimes de origami de RNA foram decorados com locais de ligação a proteínas capazes de recrutar fatores de transcrição. Ao direcionar os andaimes de RNA para as regiões promotoras, os fatores de transcrição ativaram a expressão gênica. Foi demonstrado que a força de expressão pode ser ajustada pela orientação do andaime e pela quantidade de fatores de transcrição recrutados. Finalmente, foi demonstrado que as vias multienzimáticas podem ser controladas para a produção de alto rendimento da droga anticancerígena violaceína.

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