Ribonukleinsäure (RNA) ist ein biologisches Molekül mit entscheidenden Funktionen in der Genetik von Organismen und spielt eine Schlüsselrolle bei der Entstehung und Evolution des Lebens. Mit einer der DNA sehr ähnlichen Zusammensetzung kann RNA eine Vielzahl biologischer Funktionen erfüllen, die durch ihre räumliche Konformation bedingt sind, d. h. durch die Art und Weise, wie sich das Molekül in sich selbst faltet. Ein in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) veröffentlichter Artikel beschreibt nun erstmals, wie der Prozess der RNA-Faltung bei niedrigen Temperaturen eine neue Perspektive auf die ursprüngliche Biochemie und die Evolution des Lebens auf unserem Planeten eröffnen könnte.
Die Studie wird von Professor Fèlix Ritort von der Fakultät für Physik und dem Institut für Nanowissenschaften und Nanotechnologie (IN2UB) der Universität Barcelona geleitet und ist außerdem von den UB-Experten Paolo Rissone, Aurélien Severino und Isabel Pastor unterzeichnet.
RNA entsteht durch die Verknüpfung von Ribosemolekülen (ein Monosaccharid) mit Phosphatgruppen, die an vier Arten von Stickstoffbasen binden: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Uracil (U). Sowohl die Basenabfolge als auch die dreidimensionale Struktur der RNA sind entscheidende Faktoren für die große Funktionsvielfalt, die das Molekül charakterisiert.
Das Team nutzte die mechanische Entfaltung von RNA, um die verschiedenen Formen, die RNA annimmt, wenn sie sich in sich selbst faltet, genau zu verstehen.
Die Studie zeigt, dass RNA-Sequenzen, die Haarnadelstrukturen bilden, beginnen, bei Temperaturen unter 20 °C neue, kompakte Strukturen anzunehmen.
„Alle untersuchten RNA-Moleküle weisen bei niedrigen Temperaturen unerwartete neue Strukturen auf“, bemerkt Ritort. „Wir haben einen Temperaturbereich zwischen +20 °C und -50 °C ermittelt. Unter +20 °C beginnen Ribose-Wasser-Wechselwirkungen eine wichtige Rolle zu spielen, und die maximale RNA-Stabilität wird bei +5 °C erreicht, wo die Dichte von Wasser am höchsten ist. Unter 5 °C wird die neue RNA-Stabilität durch Ribose-Wasser-Wechselwirkungen bestimmt, bis -50 °C, wenn sich die RNA wieder entfaltet, was zum Phänomen der Kältedenaturierung führt.“
