ROMA (ITALPRESS) – Un semplice incremento di atomi può trasformare radicalmente il comportamento di una molecola. Questa affermazione è sostenuta da uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications, frutto della collaborazione tra l’Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IOM) e partner internazionali.
I ricercatori hanno identificato il motivo per cui due precise modifiche chimiche rendono un ribozima, una particolare molecola di RNA capace di accelerare reazioni chimiche, fino a quindici volte più efficiente. Questa scoperta ha il potenziale di contribuire alla progettazione di ribozimi artificiali più performanti, utili in ambito biotecnologico e per una maggiore comprensione del ruolo di queste molecole nelle fasi iniziali dell’evoluzione della vita.
La struttura e le funzioni dei ribozimi
I ribozimi sono molecole uniche che, a differenza della maggior parte degli RNA, responsabili della trasmissione o regolazione dell’informazione genetica, possiedono anche la capacità di accelerare reazioni chimiche mediante modifiche delle basi dell’RNA, simili al ruolo degli enzimi. Tuttavia, la progettazione da zero di un ribozima risulta estremamente complessa, e i ribozimi artificiali finora ottenuti mostrano spesso un’efficienza limitata. Pertanto, numerosi studi si concentrano sull’ottimizzazione delle loro prestazioni.
Scoperte e implicazioni future
Il team di ricerca ha approfondito la struttura del ribozima MTR1, la cui efficienza è stata incrementata tramite l’introduzione di due gruppi metile in posizioni specifiche. Nonostante la semplicità di questo gruppo chimico, composto da un atomo di carbonio legato a tre atomi di idrogeno, la sua aggiunta modifica profondamente l’attività biologica del ribozima. I ricercatori hanno scoperto che tali modifiche non influenzano direttamente la reazione chimica, ma rigidificano la struttura dell’RNA, mantenendo nella posizione ottimale gli atomi coinvolti nella catalisi, facilitando così l’efficacia della reazione.
Questo lavoro non solo fornisce una base per la progettazione di ribozimi più sofisticati, ma potrebbe anche contribuire a comprendere il significato evolutivo dell’RNA. Infatti, i risultati avvalorano l’ipotesi del mondo a RNA, secondo la quale le molecole di RNA potrebbero aver svolto un ruolo cruciale come catalizzatori nelle prime reazioni biologiche, precedendo l’emergere delle proteine.
Lo studio è sostenuto da un finanziamento PNRR ed è il risultato di una proficua collaborazione internazionale con il gruppo di ricerca dell’Università di Würzburg (Germania) guidato da Claudia Höbartner, specializzato nella progettazione di ribozimi artificiali.
Questa ricerca rappresenta un significativo passo avanti nella nostra comprensione delle molecole di RNA e delle loro potenzialità, aprendo la strada a nuove applicazioni nella biotecnologia e fornendo spunti su come le prime forme di vita potrebbero essersi evolute sulla Terra.