Μια ανακάλυψη που ανατρέπει καθιερωμένες αντιλήψεις για τον τρόπο με τον οποίο «διαβάζεται» το γενετικό υλικό φέρνει στο φως ορισμένων από τα πιο θεμελιώδη στοιχεία της ζωής. Ερευνητές του «University of California San Diego» αποδεικνύουν ότι τα μόρια νερού δεν λειτουργούν απλώς ως περιβάλλον μέσα στο κύτταρο, αλλά συμμετέχουν ενεργά στη διαδικασία της μεταγραφής του DNA.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Molecular Cell», αναδεικνύει έναν μέχρι σήμερα «αόρατο» μηχανισμό μέσα στον οποίο το νερό παίζει καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία της RNA πολυμεράσης II, του ενζύμου που είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή της γενετικής πληροφορίας σε RNA.
Η RNA πολυμεράση II, μία από τις πιο κρίσιμες μοριακές μηχανές των κυττάρων, λειτουργεί ως «αναγνώστης» του DNA και εκτελεί το πρώτο βήμα της γονιδιακής έκφρασης. Μέχρι σήμερα, η επιστημονική κοινότητα είχε κατανοήσει τη γενική δομή και λειτουργία του ενζύμου, όχι όμως με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο ολοκληρώνει τις χημικές αντιδράσεις που απαιτούνται για τη σύνθεση RNA.
Η νέα έρευνα, αξιοποιώντας υπερσύγχρονη κρυο-ηλεκτρονική μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης, επέτρεψε στους επιστήμονες να παρατηρήσουν με εξαιρετική λεπτομέρεια το εσωτερικό του ενζύμου. Η τεχνολογία αυτή κατέστησε δυνατή την απεικόνιση μεμονωμένων μορίων νερού και ιόντων μέσα στο ενεργό κέντρο της RNA πολυμεράσης II, αποκαλύπτοντας ένα πολύ πιο σύνθετο και «ζωντανό» περιβάλλον από ό,τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί.
Σύμφωνα με τα ευρήματα, εκατοντάδες έως και πάνω από χίλια μόρια νερού εντοπίζονται σε κρίσιμες θέσεις γύρω από το ένζυμο. Αυτά δεν λειτουργούν παθητικά, αλλά συμμετέχουν ενεργά στη χημεία της μεταγραφής, διευκολύνοντας τη μεταφορά πρωτονίων – μια διαδικασία απαραίτητη για την προσθήκη νέων νουκλεοτιδίων στην αναπτυσσόμενη αλυσίδα «RNA».
Παράλληλα, τα μόρια νερού συμβάλλουν στη σταθεροποίηση της δομής του ενζύμου και στη σωστή αναγνώριση των μοριακών «δομικών λίθων» του RNA. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι αυτά τα δίκτυα νερού είναι εξελικτικά διατηρημένα από απλούς οργανισμούς μέχρι πιο σύνθετα συστήματα, γεγονός που υποδηλώνει ότι πρόκειται για έναν θεμελιώδη και αρχαίο βιολογικό μηχανισμό.
Η ανακάλυψη αυτή αμφισβητεί την παραδοσιακή «πρωτεϊνοκεντρική» θεώρηση της γονιδιακής έκφρασης, σύμφωνα με την οποία οι πρωτεΐνες θεωρούνταν οι μοναδικοί ενεργοί παράγοντες των κυτταρικών διεργασιών. Αντίθετα, το νερό αναδεικνύεται πλέον ως δομικό και λειτουργικό στοιχείο της ίδιας της βιοχημικής μηχανής της ζωής.
Η μελέτη ανοίγει νέες προοπτικές για την κατανόηση βασικών βιολογικών μηχανισμών, με πιθανές εφαρμογές στην ανάπτυξη φαρμάκων και στη μελέτη ασθενειών που σχετίζονται με τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Ταυτόχρονα, προσφέρει μια πιο σύνθετη εικόνα της ίδιας της ζωής, όπου ακόμη και τα πιο απλά μόρια, όπως το νερό, αποδεικνύονται κρίσιμα για τη λειτουργία του γενετικού κώδικα.
Πηγή: water24.gr
