با اوریگامی RNA، چیزی شبیه به تلسکوپ هابل در ابعاد نانو ساخته شد!

به گزارش گروه محققان دانشگاه آرهوس و آزمایشگاه برکلی مولکول‌های RNA را طراحی کرده‌اند که به صورت مستطیل‌های نانویی، استوانه‌ای و ماهواره‌ای در می‌آید. آن‌ها ساختار و پویایی سه‌بعدی این ساختار‌ها را با روش‌های پیشرفته فناوری‌نانو مورد مطالعه قرار دادند.

محققان این پروژه در مقاله‌ای که در Nature Nanotechnology منتشر شده، نتایج کار خود را توصیف کردند و نشان دادند که چگونه این امر منجر به کشف قوانین و مکانیسم‌های تاخوردگی RNA شده است که باعث می‌شود ذرات RNA ایده‌آل و کاربردی‌تر برای استفاده در دارو‌های مبتنی بر RNA ایجاد شود.

مولکول RNA معمولاً به عنوان پیام رسان بین DNA و پروتئین شناخته می‌شود، اما می‌توانند در دستگاه‌های مولکولی پیچیده نیز قرار گیرد. نمونه‌ای از یک دستگاه RNA که به طور طبیعی ورود این ماده در آن رخ می‌دهد، ریبوزوم است که به عنوان کارخانه تولید پروتئین در تمام سلول‌ها عمل می‌کند.

محققان با الهام از ماشین‌های RNA طبیعی، روشی به نام “RNA Origami” را تهیه کرده‌اند که باعث می‌شود طراحی نانوساختار‌های RNA مصنوعی، امکان پذیر شود. این روش از هنر تازدن کاغذ ژاپنی، یعنی اریگامی الهام گرفته شده است، جایی که می‌توان یک تکه کاغذ را به شکل مشخصی مانند پرنده کاغذی در آورد.

این مقاله توضیح می‌دهد که چگونه از روش اریگامی RNA برای طراحی نانوساختار‌های RNA استفاده شده است، که با میکروسکوپ کرایو الکترونی (Cryo-EM) از آن‌ها تصویربرداری شده است. Cryo-EM روشی برای تعیین ساختار سه بعدی بیومولکول‌ها است. تصاویر هزاران مولکول را می‌توان در رایانه به یک نقشه سه بعدی تبدیل کرد که برای ساخت یک مدل اتمی از مولکول استفاده می‌شود. تحقیقات Cryo-EM بینش ارزشمندی در مورد ساختار دقیق اریگامی RNA، که امکان بهینه‌سازی فرآیند طراحی را فراهم کرده و به شکل‌های ایده‌آل‌تری منجر شده است.

تصاویر Cryo-EM از یک نمونه استوانه RNA حاوی دو شکل بسیار متفاوت است و با انجماد نمونه در زمان‌های مختلف بدیهی بود که انتقال بین این دو شکل در حال انجام است. محققان با استفاده از روش پراکندگی اشعه ایکس با زاویه کوچک (SAXS)، که در آن نمونه‌ها یخ زده نیستند، توانستند این انتقال را در زمان واقعی مشاهده کنند و دریافتند که تغییر ساختار پس از تقریباً ۱۰ ساعت رخ داده است.

محققان برای نشان دادن شکل گیری اشکال پیچیده، مستطیل‌های RNA و سیلندری شکل را برای ایجاد یک شکل “نانو ماهواره” چند دامنه، با الهام از تلسکوپ فضایی هابل ترکیب کردند.